航天是高科技、高投入、高风险、长周期、高回报的职业。航天工业包含火箭出产与发射、卫星研发与运营、地上设备制作与服务、新式航天活动等许多范畴。
商业航天的前史能够追溯到人类航天的起步阶段。迈向21世纪，美国的SpaceX、蓝色来历等公司开端锋芒毕露，在重要的航天活动中上台。国内也诞生了一大批民营航天公司，呈现出千帆竞发、远景可期的杰出态势。
这些民营范畴的航天新锐们，为我国航天增添了不少活跃度和可能性。能够预见，这些民营航天公司必然会展开成为我国航天活动的重要力气。
本期专题，咱们将带您回忆我国民营航天的展开进程，了解国内代表性的民营企业的航天蓝图和成果，分析国外商业航天公司的展开过程和未来展望，为我国的民营航天展开供给学习。
蓝箭航天空间科技股份有限公司
成立于2015年，首要从事液体中型运载火箭、液体火箭发动机及其他分系统研发（以下简称蓝箭航天）。现在，蓝箭航天首要布局北京、西安两个研发中心，和湖州制作实验基地，职工近三百人，到2018年，公司现已完结共8亿的融资。
依据规划，蓝箭航天未来的展开方向是可重复运用液氧甲烷发动机和低本钱液体运载火箭，成为我国航天展开的有力弥补。
现在，蓝箭航天已完结湖州制作基地、液体火箭发动机试车台建造，形成了系列化质量管理系统，根本上具有了液体火箭发动机的规划、制作、冷态实验、组件高压热实验和整机热试车的各种才能。
“天鹊”80吨级液氧甲烷发动机
2019年7月21日，浙江湖州，蓝箭航天研发的“天鹊”80吨液氧甲烷发动机100%推力试车圆满成功，最长试车时间100秒。发动机起动关机敏捷平稳，实测功用数据优于规划目标。
“天鹊”80吨级液氧甲烷发动机，类型代号TQ-12，为蓝箭航天独立研发，具有自主知识产权。“天鹊”是我国现在推力最大的双低温液体火箭发动机，具有无毒环保、高牢靠、高功用、低本钱、易操作、可重复运用等长处，代表了航天主动力技能的展开方向。TQ-12的试车成功，标志着蓝箭航天全面把握了百吨级液体火箭发动机的悉数要害技能，具有了发动机规划、制作和实验条件，满意发动机研发所需的悉数保证才能。
天鹊80吨液氧甲烷发动机（TQ-12）
TQ-12发动机选用简略牢靠的燃气发生器循环系统、火药焚烧起动，首要组件包含推力室、燃气发生器、涡轮泵、各种阀门、火药焚烧器和发动器、换热器、常平座、摇晃软管、机架、气瓶、传感器、电缆及各种导管等。
TQ-12发动机运用的推进剂无毒环保，来历广泛，本钱低价；甲烷具有十分杰出的冷却特性，特别适合可重复运用推力室；液氧和甲烷都是低温推进剂，火箭收回后主动蒸腾，重复运用时无需处理，是可重复运用航天动力的展开方向。
TQ-12选用的燃气发生器循环技能，系统简略、压力较低，适用于可重复运用发动机，便于进步发动机牢靠性；TQ-12发动机推力调理规划50%～110%，具有大规划推力调理才能，能够满意火箭起飞前的毛病检测，进步火箭发射牢靠性，满意火箭笔直收回时的要求。两型发动机推力矢量操控方面，均选用技能先进的泵后摇晃，TQ-12为双向摇晃±8°，TQ-11为单向摇晃±25°。与传统的泵前摇晃比较，可大起伏下降伺服机构的摇晃力矩和研发难度，并有用减小发动机摇晃尺度和结构质量。
除火药焚烧起动器外，TQ-12发动机其他组件均按可重复运用规划，经过优化结构改善规划，可到达20次以上的运用次数，为后续重复运用火箭供给动力。别的，TQ-12发动机推力适中，满意小型、中型和大型运载火箭的动力需求。
天鹊80吨液氧甲烷发动机（TQ-12）全系统试车
在发动机研发过程中，蓝箭航天以国表里和职业表里的最新技能为根底，勇于立异，选用并突破了一系列先进技能。80吨发动机是国内首台用于工程类型的可重复运用液氧甲烷发动机，相关技能代表着航天主动力的展开方向，研发的毛病诊断、运用保护技能已在首台整机六天四次试车中得到开端验证；大型泵压式液体火箭主发动机大规划推力调理技能，规划调理规划50%-110%，此项技能到达国内抢先水平，将在后续研发中逐渐查核验证；液氧甲烷高效安稳焚烧技能，整机试车标明推力室焚烧功率到达0.985，焚烧室脉动压力约0.1MPa，振荡幅值约60g，到达世界一流水平；国内首创大型喷管激光焊接技能，此项技能在冷态液压实验中已得到查核，发动机经过额外工况百秒试车，验证了技能方案的可行性；高功率低温泵技能，规划中选用了先进的仿真技能，经过水力实验、半系统试车和整机试车查核，氧泵功率0.80，甲烷泵功率0.72，振荡幅值小于50g，到达国内抢先、世界一流水平；涡轮泵流体动压密封技能，此项技能是发动机重复运用的要害之一，具有低走漏、零磨损、习惯屡次起停等特色；泵后摇晃技能，比较传统的泵前摇晃技能，蓝箭航天安身最新技能，选用泵后摇晃方案，可有用减小摇晃力矩和摇晃空间，完结单向摇晃、双向摇晃，此项技能将在后续查核验证；过冷推进剂技能，瞄准发射场和火箭的工程使用，选用过冷液氧和甲烷，以进步发动机和火箭功用，展开液化天然气产地优选、过冷技能研究和焚烧验证。
朱雀二号：用立异蓄势
朱雀二号是蓝箭航天自主研发的我国首款液氧甲烷中型运载火箭，也是我国民营公司现在在研的运力最大的运载火箭，具有环保（绿色、无毒、无污染，契合世界新一代运载技能展开趋势）、经济（一体化集成电气系统、全箭电气本钱下降80%，推进剂本钱下降50%-90%）通用（精简系统架构，全箭零部件品种削减50%，完结零部组件的标准化、通用化）、可收回（液氧甲烷碳结焦低，发动机深度可变推力，一子级可重复运用次数20+）的特色。
朱雀二号运载火箭根本型为两级方案，未来拓宽为三级方案，一级选用四台80吨发动机，二级选用一台80吨发动机和一台10吨级游动发动机（4推力室构型），三级选用一台8吨发动机（单推力室构型）。
朱雀二号运载火箭两级状况的LEO轨迹运载才能为6吨、500km SSO轨迹运载才能为4吨；三级状况的500km SSO轨迹运载才能为7吨。将两个一级绑缚为助推后，LEO轨迹运载才能为20吨。
朱雀二号系列运载火箭仅依托两款发动机（80t和8t）和一个箭体直径（3.35米），经过模块化组合，全面掩盖低、中、高轨的运载才能，大幅下降本钱。
国内首款液氧甲烷推进剂可重复运用液体运载火箭
液氧甲烷推进剂为无毒无污染的低本钱推进剂。甲烷来历广泛、本钱低价，且焚烧不易发生积碳，利于发动机重复运用。液氧甲烷被全球商业航天火箭企业公认为下一代低本钱火箭首选推进剂。美国商业航天公司Space X和蓝色来历都相继研发出了液氧甲烷发动机，并将液氧甲烷作为其下一代火箭的推进剂。
作为国内首款选用液氧甲烷推进剂的低本钱液体火箭，朱雀二号是国内真实意义上的全低温“冰箭”，在全球商业运载火箭低本钱化和可重复运用浪潮降临之际，填补国内空白，使我国在低本钱火箭范畴赶上世界先进水平。其核心技能包含液氧甲烷火箭晃动特性、甲烷贮箱增压技能和液态甲烷低温加注技能。
国内首款通用化模块化低本钱规划的火箭
朱雀二号运载火箭是国内首款依照通用化模块化产品化理念规划的低本钱运载火箭，选用了发动机通用化模块化技能，一级发动机单机与二级发动机主机核心部件彻底通用，后续的三级状况三子级发动机与二级游机仅推力室不同，其他核心部件彻底相同。朱雀二号选用了通用芯级技能，后续的助推器与芯一级通用，完结产品化模块化，为国内首创；选用了全箭一致直径模块，结构零组件产品化标准化。
朱雀系列运载火箭
国内首款选用操控开释发射技能及发动机发动毛病诊断技能的运载火箭
朱雀二号火箭是国内首款选用操控开释技能的火箭，填补空白。运载火箭一级往往选用多台发动机布局，而多台大推力发动机焚烧发动往往是毛病率较高的时间，极易呈现发动不同步或发动反常等现象。世界上为了进步运载火箭的发射牢靠性，大都选用了操控开释技能，而国内此项技能范畴处于空白状况。
朱雀二号火箭在发动机焚烧后会进行发动机发动毛病诊断，当发现一级四台发动机都发动正常后才会开释火箭，让火箭起飞，否则将火箭操控在发射台上并紧迫关机，大幅进步了发射牢靠性和安全性，为国内首创。
国内首款选用电气遥测一体化技能的运载火箭
朱雀二号火箭是国内首款完结电气系统和遥测系统一体化规划的低本钱火箭，公司自主研发了电气系统和遥测体系统一供配电一体化技能、卫星导航一体化技能，大幅削减单机数量，优化接口，简化结构，并削减系统总线，下降本钱，进步火箭运载才能。
国内首款选用 “三平”测发技能的中大型规划液体火箭
朱雀二号运载火箭是国内首个选用“水平对接——水平测验——水平转运——全体起竖发射”的“三平”形式的中型规划液体运载火箭。国内中大型液体运载火箭一般选用笔直对接、笔直测验、笔直转运的“三垂”形式，对发射场的依托较大，需求大型勤务塔和轨迹转运渠道。
朱雀二号运载火箭突破了国内中型低温液体火箭“三平”形式中的要害技能，形成了水平起吊全体起竖、起竖臂脐带塔合一、火箭离台起竖臂快速后倒、毛病状况连接器主动对接、无勤务塔无人值守等一系列核心技能，完结中型低温火箭对发射场支撑低依托，习惯低本钱和高密度发射。
国内首款具有无人化发射技能的液体火箭
传统中大型液体火箭依托勤务塔，在液体推进剂加注之后，依托人上塔去对接火箭上的各类气体和液体连接器，并进行各项查看，一旦呈现推进剂走漏则有安全隐患。朱雀二号运载火箭是国内首个依照低温加注后火箭周围无人值守形式规划的液体火箭，依托智能操控技能和立异的气液连接器技能，低温加注开端后完结火箭周围无人化，极大进步了火箭发射的安全性。
朱雀二号火箭动力布局
国内首创甲烷自生增压技能
运载火箭的推进剂贮箱在飞翔过程中因为推进剂的继续耗费，需求不断补压，朱雀二号运载火箭的甲烷贮箱选用了自生增压技能，是国内首创的针对甲烷推进剂的自生增压技能。
立异突破了国内火箭发射主动脱拔气液连接器技能
朱雀二号运载火箭的气体连接器、低温加注连接器、排放连接器等气液连接器能够完结火箭发射离台后主动掉落，合作操控开释和发动机发动毛病诊断技能极大进步了火箭的发射牢靠性，在发动机发动反常时，火箭操控在发射台上并进行发动机紧迫关机，火箭未离台，连接器依然保持着气液连通的功用无缺，能够支撑火箭的推进剂泄出等操作，假如发动机发动正常，操控开释系统开释火箭离台，离台后气液连接器主动掉落，不搅扰火箭的起飞和后续飞翔。
在国家主管机关的支撑和保护下，蓝箭航天开端建成了液体火箭发动机研发系统，完结了80吨液氧甲烷发动机整机试车，验证了要害技能的可行性。依照方案，将在2020年完结研发作业，具有交给才能。
纵观世界航天展开，美国在商业航天范畴现已走在了世界前列。无论是Space X公司的猎鹰9可重复运用运载火箭、猛禽液氧甲烷发动机，仍是蓝源公司的BE-4液氧甲烷发动机，都现已将后来者甩开了很大间隔。
我国的商业航天比美国晚了十几年，但咱们深信，经过吃苦尽力，我国一定会迎头赶上。从发动机方面来说，80吨级液氧甲烷发动机的技能水平现在现已挨近并部分超越猎鹰9号选用的梅林1D发动机前期版别，咱们期望在未来成为世界一流的商业航天公司，为航天梦、我国梦的完结做出奉献。
文/郭鑫
