国家队与民企联手！我国首次完成10公里级“蚱蜢跳”试验

21世纪经济报道记者白杨 北京报道

6月23日，上海航天技术研究院（简称“上海航天”）在酒泉卫星发射中心成功完成了重复使用运载火箭10公里级垂直起降飞行试验。

据悉，这是目前国内重复使用运载火箭最大规模的垂直起降飞行试验，也是国内自主研制的深度变推液氧甲烷发动机在10公里级返回飞行中的首次应用。

试验箭降落 图自上海航天

在航天领域，垂直起降回收验证（VTVL）也被称作是“蚱蜢跳”，是火箭实现可重复使用前的关键试验步骤。

根据公开信息，中国的航天企业此前已经成功开展过多次“蚱蜢跳”试验，但飞行高度最高是达到公里级。而上海航天的这次试验，试验箭达到了12公里的高度。

完成多项关键技术验证

据中信证券的一份研究报告，火箭回收有三种形式，分别是伞降着陆、带翼飞回式和垂直起落。其中，伞降回收虽然设计简单且成本低，但是难以精确控制回收区域；带翼飞回式则是令火箭可以飞回发射场后再以自动方式像飞机一样着陆，这种方法对火箭有复杂气动外形设计、高速再入过程控制以及热防护系统设计的要求，技术难度偏高，成功经验较少。

而垂直起落是用高精度控制技术来确保火箭子级以稳定的姿态，按照预定的轨迹飞回预定降落场，具有落点精度高、运载损失较大的特点，但因推进剂成本占比较低，在多次发射中仍能有效削减成本，所以这也是当前重点发展的回收手段。

上海航天披露，此次飞行试验采用了3.8米直径箭体，配置三台70吨级液氧甲烷发动机和全尺寸着陆缓冲系统。

在全程6分钟的起降实验中，火箭通过起飞上升、变推下降实现定点垂直软着陆，全面验证了3.8米直径箭体的垂直起降构型、大承载着陆缓冲技术、大推力强变推可复用动力技术、返回着陆的高精度导航制导控制技术及健康监测技术。

具体而言，此次试验主要实现了以下试验目标：

1、大承载着陆缓冲系统实现了国内首次“飞行锁定、空中展开、触地吸能”技术验证。

2、大推力强变推可复用动力系统首次成功验证了多机并联深度变推液氧甲烷发动机与运载火箭总体的匹配性。

3、返回着陆控制系统具备全程自主在线规划和自适应干扰补偿能力，实现了强干扰下“双零状态”（高度、速度同时接近为零）的定点软着陆。

民营航天公司助力

另外值得关注的是，上海航天的此次VTVL试验搭载的发动机，是民营航天公司九州云箭研制的龙云（LY-70）液氧甲烷发动机。

据九州云箭披露，龙云发动机以3机并联的形式参与此次试验，飞行中各项参数正常，发动机圆满完成了启动关机、摇摆、推力调节等各项动作。

资料显示，龙云发动机是九州云箭推出的首款多次启动、可回收、大推力液体火箭发动机，可作为中大型液体运载火箭的一级主推力发动机使用。

龙云发动机 图自九州云箭官网

性能方面，龙云发动机的海平面推重比＞80，海平面推力70吨，真空版推力80吨，推力调节范围32%~106%。可5机并联应用3.35m直径火箭，7机并联应用3.8m直径火箭，9机并联应用4.2m直径火箭，单模块起飞规模350~630吨，重型并联模块起飞规模最大可达1800吨。

目前，龙云发动机已完成第二阶段的推力提升工作，发动机海平面推力达到76吨，海平面比冲293s，发动机推重比＞100。

接下来，龙云发动机预计在年底择机开展75km全剖面飞行-回收试验任务。此外，龙云发动机也将于今年下半年配合民营火箭公司箭元科技开展海上飞行和溅落回收试验。

有业内人士向21世纪经济报道记者表示，龙云发动机在设计时可以实现100公里级的飞行-回收任务，此次10公里级试验的成功意味着其已迈出最关键一步。接下来如果75公里的飞行任务也成功，那可能明年就能进行入轨和回收试验。

按照中国航天科技集团此前的规划，2025年将进行4米级重复使用运载火箭首飞。同时，民营火箭企业也在加速推进重复使用运载火箭的测试工作，包括蓝箭航天、深蓝航天、星际荣耀、天兵科技等都在进行相关测试。

其中，蓝箭航天原计划于6月中旬进行10公里级的VTVL试验，但因故推迟，如果接下来蓝箭航天或者其他民营航天公司能取得10公里级VTVL试验的成功，那中国的可重复使用火箭研发将真正实现多点开花。