導(dǎo)語(yǔ):2024年9月11日,藍(lán)箭航天的朱雀三號(hào)可重復(fù)使用垂直回收試驗(yàn)箭完成了10公里級(jí)以及國(guó)內(nèi)首次的發(fā)動(dòng)機(jī)空中二次點(diǎn)火回收試驗(yàn),標(biāo)志著我國(guó)商業(yè)航天在可重復(fù)使用運(yùn)載火箭技術(shù)上,取得了重大突破??破罩袊?guó)對(duì)朱雀三號(hào)總指揮戴政進(jìn)行專(zhuān)訪,帶來(lái)更多本次試驗(yàn)的亮點(diǎn)技術(shù)解讀,和朱雀三號(hào)的研制進(jìn)度。以下為采訪實(shí)錄:
朱雀三號(hào)VTVL-1 十公里級(jí)垂直回收測(cè)試成功,這個(gè)過(guò)程中有哪些技術(shù)的亮點(diǎn)?
戴政:我認(rèn)為主要有兩大亮點(diǎn)。
第一大亮點(diǎn)是我們這一次實(shí)際上是國(guó)內(nèi)第一次在可回收垂直起降火箭上,運(yùn)用了空中二次點(diǎn)火技術(shù)來(lái)進(jìn)行回收的動(dòng)作。
第二個(gè)我們?cè)谶@款火箭上運(yùn)用了國(guó)內(nèi)首次的準(zhǔn)實(shí)時(shí)風(fēng)修的彈道設(shè)計(jì)的技術(shù),那么這兩項(xiàng)技術(shù)實(shí)際上都是為了我們將來(lái)可復(fù)用火箭的研制,或者說(shuō)可復(fù)用火箭真正能夠投入使用去做鋪墊和預(yù)先的技術(shù)驗(yàn)證。
將來(lái)的真正的入軌級(jí)的可復(fù)用的運(yùn)載火箭朱雀三號(hào),它的一級(jí)再回來(lái)的時(shí)候,也是需要空中再點(diǎn)兩次火,這種工況空中再次點(diǎn)火,就面臨著推進(jìn)劑管理以及在高速返回在大氣層當(dāng)中穿行的時(shí)候,會(huì)產(chǎn)生氣動(dòng)的反壓作用在發(fā)動(dòng)機(jī)上,那么在這種條件下能不能可靠的點(diǎn)火,這些條件我們都是需要通過(guò)真實(shí)的飛行去驗(yàn)證,我們這次驗(yàn)證了空中的二次點(diǎn)火,這也是在國(guó)內(nèi)首次。
圖為長(zhǎng)征八號(hào)火箭發(fā)射
那么第二點(diǎn)就是要驗(yàn)證或者說(shuō)我們要去探索和實(shí)踐“準(zhǔn)實(shí)時(shí)風(fēng)修”的技術(shù)。相比我們傳統(tǒng)的運(yùn)載火箭的“射前風(fēng)修”技術(shù)不太一樣,“射前風(fēng)修”的技術(shù)實(shí)際上是我預(yù)先設(shè)計(jì)的,比如說(shuō)4條彈道,這4條彈道會(huì)根據(jù)我們射前去預(yù)測(cè)一下,發(fā)生那一天的風(fēng)速風(fēng)向,我從這4條彈道當(dāng)中挑一條,那么無(wú)論挑的是哪一條,彈道一定是預(yù)先設(shè)計(jì)好的,實(shí)際上相當(dāng)于是都已經(jīng)設(shè)計(jì)好所有驗(yàn)證工作,設(shè)計(jì)工作都是已經(jīng)做完的從中選擇一條就可以了。就相當(dāng)于擺在我面前的有4張牌,我挑一張牌打出出去而已。
這次在我們10公里級(jí)的垂直起降飛行測(cè)試當(dāng)中,我們用的是“準(zhǔn)實(shí)時(shí)風(fēng)修”的技術(shù),就是說(shuō)在射前1天,預(yù)測(cè)發(fā)射當(dāng)天的風(fēng)速風(fēng)向等內(nèi)容來(lái)確定發(fā)射窗口。
那么通過(guò)這個(gè)風(fēng)速風(fēng)向可以馬上在很短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行風(fēng)修彈道的設(shè)計(jì),把上升段的攻角以及回收段的相對(duì)風(fēng)速(風(fēng)場(chǎng))的條件,控制在一個(gè)非常合理的范圍內(nèi),這樣的話為就可以為我們垂直回收創(chuàng)造一個(gè)比較好的條件。
這對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)模式產(chǎn)生很大的變化,相當(dāng)于是我要在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì),包括制導(dǎo)控制要進(jìn)行仿真,整個(gè)鏈條要走完,最后生成射前諸元要傳到計(jì)算機(jī)去進(jìn)行飛行,這就有點(diǎn)像我其實(shí)不是預(yù)先設(shè)計(jì)好了4張牌,而我是一張白紙,考官告訴我說(shuō)明天是這么一個(gè)條件,我在這張白紙上寫(xiě)下我的答案或者寫(xiě)下我的牌,我再把它打出去,它變成這么一個(gè)過(guò)程。所以其實(shí)對(duì)我們的整個(gè)專(zhuān)業(yè)內(nèi)幾個(gè)鏈條的設(shè)計(jì)工具都產(chǎn)生了很大的挑戰(zhàn),我們也開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的一套設(shè)計(jì)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)工具來(lái)支撐我們這樣一個(gè)設(shè)計(jì)手段的實(shí)現(xiàn),今天也是在這樣一個(gè)過(guò)程中得到了充分的驗(yàn)證。那么這項(xiàng)技術(shù)后續(xù)我們也會(huì)運(yùn)用到我們的朱雀二號(hào)改進(jìn)型,以及朱雀三號(hào)垂直回收火箭當(dāng)中去,來(lái)提高我們發(fā)射以及回收的成功率。
今天的風(fēng)很大,站都站不住,對(duì)這次的這種發(fā)射測(cè)試有什么影響嗎?
戴政:這次的風(fēng)場(chǎng)條件確實(shí)比前面兩個(gè)月要大而且復(fù)雜不少,確實(shí)比較惡劣。但是我剛才說(shuō)的就是一方面它還沒(méi)有超過(guò)我們?cè)O(shè)定的風(fēng)速和風(fēng)向條件的最大范圍,我們也運(yùn)用了“準(zhǔn)實(shí)時(shí)風(fēng)修”的技術(shù),就是在射我們前一天去預(yù)測(cè)風(fēng)場(chǎng)條件,只要預(yù)測(cè)條件跟實(shí)際的情況在一個(gè)比較小的差異范圍內(nèi),我們針對(duì)這樣的一個(gè)風(fēng)場(chǎng)條件去做的對(duì)應(yīng)的風(fēng)修彈道的設(shè)計(jì),就能夠把這些風(fēng)場(chǎng)帶來(lái)的不利因素給它消除掉,來(lái)實(shí)現(xiàn)我們整個(gè)回收的過(guò)程。
您對(duì)于這次的落點(diǎn)精準(zhǔn)度打幾分?
戴政:目前詳細(xì)數(shù)據(jù)還沒(méi)有出來(lái),但是就從肉眼觀察上,應(yīng)該是在幾米量級(jí),其實(shí)是完全達(dá)到了我們的設(shè)計(jì)目標(biāo),因?yàn)槲覀兊脑O(shè)計(jì)指標(biāo)其實(shí)是10米之內(nèi),
這次的測(cè)試比上次增加了柵格舵以及有一些聯(lián)合制導(dǎo)的系統(tǒng),您能介紹一下都有什么升級(jí)嗎?
戴政:這一次的回收過(guò)程也是在國(guó)內(nèi)首次進(jìn)行了空中二次點(diǎn)火,空中二次點(diǎn)火就意味著這個(gè)飛行過(guò)程中有一段時(shí)間發(fā)動(dòng)機(jī)是不點(diǎn)火的,處在一個(gè)無(wú)動(dòng)力的狀態(tài)。
火箭一旦處在無(wú)動(dòng)力的狀態(tài),本身發(fā)動(dòng)機(jī)的控制能力就沒(méi)有了,這時(shí)候我們需要通過(guò)柵格舵利用氣動(dòng)來(lái)控制,還有我們?cè)诩弦惭b了冷氣的小噴管,冷氣姿控和柵格舵配合在一起進(jìn)行復(fù)合姿態(tài)控制。
這項(xiàng)技術(shù)也是為了我們將來(lái)回收火箭去做預(yù)先的技術(shù)鋪墊,聯(lián)合控制的手段和方式,也是我們第一次在飛行中驗(yàn)證。
這次的成功也標(biāo)志著我們的朱雀三號(hào)有了技非常強(qiáng)大的技術(shù)基礎(chǔ),后續(xù)朱雀三號(hào)進(jìn)展如何?
戴政:目前我們的朱雀三號(hào)各項(xiàng)研制還是比較順利,按照我們前期的研制策劃和計(jì)劃在穩(wěn)步推進(jìn),我們還是瞄著2025年6月份進(jìn)行首飛這么一個(gè)目標(biāo)在邁進(jìn)。
首飛就會(huì)去做回收實(shí)驗(yàn),但如果說(shuō)我們的運(yùn)氣足夠好,回收實(shí)驗(yàn)實(shí)際上是具備落回到地面的能力和條件的。當(dāng)然我們是希望它能夠最終落回地面,但也有可能在整個(gè)回收的過(guò)程當(dāng)中,到某一個(gè)階段有可能會(huì)出現(xiàn)一些我們預(yù)想之外的問(wèn)題暴露出來(lái),可能就沒(méi)有辦法安全地回到地面,或者說(shuō)沒(méi)有辦法平穩(wěn)地回到地面。
受訪人:戴政 藍(lán)箭航天朱雀三號(hào)總指揮
采訪人:房廣林 科普視頻創(chuàng)作者
審核:周炳紅 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心研究員
出品:中國(guó)科協(xié)科普部
監(jiān)制:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司