日前，大賽冠軍企業(yè)藍(lán)箭航天成功完成了液氧甲烷針式噴注器試車，這是國內(nèi)第一個(gè)通過充分熱試車驗(yàn)證的液氧甲烷針?biāo)ㄊ絿娮⑵鳌?
眾所周知，要成功研發(fā)一枚可回收運(yùn)載火箭，首先要擁有一型可以大范圍調(diào)節(jié)推力的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，而針?biāo)▏娮⒓夹g(shù)，則是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)深度變推力的核心技術(shù)之一。
與傳統(tǒng)直流式及離心式噴注器相比，針?biāo)ㄊ絿娮⑵骶哂校?
實(shí)現(xiàn)深度變推力，助力火箭回收
通過移動(dòng)針?biāo)?，可同時(shí)改變氧化劑及燃料流通面積，穩(wěn)定各工況下氧化劑及燃料噴注壓降，理論上可實(shí)現(xiàn)額定推力到零的變推力，為火箭可回收提供動(dòng)力解決方案。
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，成本低
針?biāo)ㄊ絿娮⑵饔杏蓺んw、心筒、中心桿及平頭四個(gè)零件組成，而直流式及離心式噴注器噴嘴數(shù)量從幾十個(gè)到數(shù)百個(gè)，從而大幅降低成本。
良好的燃燒穩(wěn)定性
在公開資料中，針?biāo)ㄊ絿娮⑵鲝奈闯霈F(xiàn)燃燒不穩(wěn)定性這一發(fā)動(dòng)機(jī)世界性難題。
將針?biāo)ㄊ絿娮⑵鬟\(yùn)用在液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)上，一直是藍(lán)箭航天努力攻克的技術(shù)難題。但是，液氧甲烷針?biāo)▏娮⑵髟趪鴥?nèi)屬于全新的領(lǐng)域，且甲烷工作在超臨界狀態(tài)，類似于“液—汽”噴注，難度極大。
此外，在工作過程中甲烷溫度的升高，會(huì)導(dǎo)致密度從每立方米440千克降低至20千克，噴注速度從每秒30米提高至140米，產(chǎn)品噴注霧化狀態(tài)會(huì)發(fā)生急劇改變，因此該參數(shù)選擇稍不合理就會(huì)導(dǎo)致燃燒效率較低，甚至發(fā)生燒蝕。
前期燒蝕情況
經(jīng)過關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，藍(lán)箭航天最終取得了標(biāo)志性成果。在本次試車過程中，累計(jì)點(diǎn)火230s，其中長(zhǎng)程試車200s，產(chǎn)品燃燒效率達(dá)97%以上，最大振動(dòng)20g，試車過程中參數(shù)平滑，未發(fā)生燒蝕，達(dá)到工程實(shí)用水平。
另外，本次試車還進(jìn)行了燃料路超低噴注壓降（0.1MPa）試車，未發(fā)生燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象，再次證明了針?biāo)ㄊ絿娮⑵髁己玫娜紵€(wěn)定性。
試車后噴注器情況
本次試車成功標(biāo)志著：
藍(lán)箭航天在國內(nèi)率先掌握了液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)深度變推力核心技術(shù)，該技術(shù)可使天鵲發(fā)動(dòng)機(jī)推力變化范圍大幅擴(kuò)大，為朱雀二號(hào)火箭可回收提供更優(yōu)秀的解決方案；
藍(lán)箭航天計(jì)劃將該技術(shù)移植于天鵲80噸液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)噴注器上，將大幅降低發(fā)動(dòng)機(jī)成本；
該技術(shù)作為現(xiàn)有航天技術(shù)的有益補(bǔ)充，為星球著陸下降級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)提供了另一種技術(shù)選擇。
據(jù)了解，從上世紀(jì)七十年代以來，針?biāo)▏娮⒓夹g(shù)成功運(yùn)用于月球下降發(fā)動(dòng)機(jī)上。SpaceX公司成立后，CTO 湯姆·穆勒將針?biāo)ㄊ絿娮⑵骷夹g(shù)首次運(yùn)用在運(yùn)載火箭主發(fā)動(dòng)機(jī)-梅林系列發(fā)動(dòng)機(jī)上，這也是梅林發(fā)動(dòng)機(jī)的主要?jiǎng)?chuàng)新之一。10多年來，由于梅林發(fā)動(dòng)機(jī)噴注器簡(jiǎn)潔的結(jié)構(gòu)，良好的燃燒穩(wěn)定性，易于實(shí)現(xiàn)變推力，為Spacex獵鷹火箭多次回收復(fù)用提供了強(qiáng)有力的動(dòng)力支持。
2019年11月7日，藍(lán)箭航天憑借“80噸液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)及低成本中型液體火箭研制項(xiàng)目”，在第八屆中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽先進(jìn)制造行業(yè)總決賽中榮獲初創(chuàng)企業(yè)組一等獎(jiǎng)。
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