我國首枚發(fā)射成功的自主研發(fā)民營商業(yè)火箭有哪些技術(shù)？

我國首枚自主研發(fā)民營商業(yè)火箭—“重慶兩江之星”號于5月17日7點33分點火，7：38分落入預(yù)定區(qū)域。據(jù)地面監(jiān)測，其飛行軌跡在天空中劃出一道優(yōu)美弧線。

“重慶兩江之星”火箭預(yù)計飛行軌跡（紅色）。

飛行大約5分鐘，可靠獲取了所有重要數(shù)據(jù)。

發(fā)動機是火箭的“心臟”，也是研制火箭的核心技術(shù)之一。2017年12月22日，零壹空間X系列火箭發(fā)動機已于2017年12月22日成功完成整機聯(lián)合試車。發(fā)動機工作35秒后關(guān)機，試驗取得了圓滿成功，這也是國內(nèi)首臺商業(yè)固體火箭發(fā)動機。到現(xiàn)場指導(dǎo)的發(fā)動機老專家以“三個之最”給以本次試車總結(jié)：

X系列火箭發(fā)動機整機試車現(xiàn)場。

第一最：從項目啟動到發(fā)動機聯(lián)合試車僅僅用了9個月，周期之短創(chuàng)中國航天史上之最；

第二最：采用精簡研發(fā)團隊及試驗隊配置圓滿的完成了任務(wù)，人員之少創(chuàng)航天史上之最；

第三最：將火箭上電氣核心產(chǎn)品綜控機的重量縮減至傳統(tǒng)產(chǎn)品十分之一，僅有不到1．8kg，集成度之高創(chuàng)航天史上之最。

零壹團隊堅持把事情做到極致，第一仗就要讓所有新研產(chǎn)品都接受實戰(zhàn)考核，本次試車試驗，直接帶上了燃氣舵、伺服系統(tǒng)和一體化綜控機等公司自主新研產(chǎn)品，讓綜控機代替成熟的點火設(shè)備來執(zhí)行發(fā)動機點火。如果將火箭比作一輛汽車，那么燃氣舵相當于車輪，伺服系統(tǒng)相當于方向盤及傳動機構(gòu)，綜控機則相當于駕駛員。它們都成功經(jīng)受住了考驗。

2017年4月，零壹空間成功完成了燃氣舵力熱聯(lián)合試驗，燃氣舵經(jīng)受住了高溫考驗。

燃氣舵是固體火箭常用的控制結(jié)構(gòu)，是固體火箭結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)。燃氣舵需要長時間工作在2000℃高溫的高壓燃氣流中，工作過程中伴隨著舵面燒蝕和偏轉(zhuǎn)，其中舵面材料選擇、舵外形設(shè)計、防隔熱設(shè)計、熱密封設(shè)計、熱匹配設(shè)計、耐高溫傳動系統(tǒng)設(shè)計和舵面控制力計算是燃氣舵設(shè)計的核心技術(shù)。

零壹空間在本次試驗過程中同時搭載測試了公司自主研發(fā)設(shè)計的燃氣舵及其測力系統(tǒng)。燃氣舵測力系統(tǒng)用于測量燃氣舵在發(fā)動機燃氣流中所受力和力矩，測量結(jié)果用于修正控制力分析算法和控制系統(tǒng)設(shè)計，是燃氣舵試驗的核心技術(shù)，目前國內(nèi)僅有少數(shù)單位具有該測試能力，且成本巨大。

零壹空間完全自主研發(fā)的測力系統(tǒng)，在試驗中成功獲取了舵面的受力和力矩數(shù)據(jù)，解決了解耦測量等一系列難題，為公司節(jié)省了數(shù)百萬元的研發(fā)成本。

如果說發(fā)動機是火箭的“心臟”，那么，綜合控制系統(tǒng)則是火箭的“大腦”。

“重慶兩江之星”號裝配完畢準備運輸出廠。來源：零壹空間

零壹空間的綜合控制系統(tǒng)，不僅是其自主研制，而且在技術(shù)層面上有了很大的創(chuàng)新。據(jù)了解，該綜合控制系統(tǒng)采用集成化設(shè)計思路，整合了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)飛控解算、時序控制、供配電、GPS接收以及遙測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、編碼調(diào)制等功能，重量僅1．8公斤，通過集成化設(shè)計大幅減小箭上設(shè)備重量和成本。

“如此一來，我們可以整體減少火箭上的設(shè)備和規(guī)模，從而提升運力。”零壹空間技術(shù)團隊相關(guān)負責人如此表示。

零壹空間市場部負責人介紹，該一體化綜合控制機可廣泛應(yīng)用于軍用、民用無人機、低成本火箭等航空航天飛行器。

4月，該綜合控制系統(tǒng)也參與完成了半實物仿真試驗及電氣系統(tǒng)綜合匹配試驗，這也標志著首飛箭的研制工作已進入收官階段。

除了技術(shù)，零壹空間還嘗試在更大的領(lǐng)域進行創(chuàng)新，OS－X系列火箭應(yīng)運而生。

“重慶兩江之星”測試吊裝豎立中。來源：零壹空間

據(jù)介紹，這是OS－X系列火箭是國內(nèi)首個商業(yè)化飛行試驗平臺，主要用于滿足客戶的飛行試驗需要。

目前，飛行試驗正成為空天關(guān)鍵技術(shù)研究的重要手段，在世界范圍內(nèi)，一些前沿技術(shù)研究計劃都需要進行飛行試驗。在國外，已有可以能夠用于亞軌道研究和飛行試驗的平臺。比如美國的一款產(chǎn)品，目前已可提供長時間高速飛行環(huán)境、可定制化、軍民多類客戶使用等。該產(chǎn)品計劃2019年首飛，并聲稱世界上首個商用飛行試驗平臺具備初步運營能力。

“在國內(nèi)，很多客戶也是有飛行試驗需求的，但是國內(nèi)卻沒有這樣的平臺。”零壹空間相關(guān)負責人表示，市場也是決定他們打造這一平臺的原因。

據(jù)了解，X系列能夠滿足微重力試驗、探空、再入試驗、高速技術(shù)驗證、發(fā)動機性能測試、飛行器性能驗證、其他定制需求試驗等多項服務(wù)需求，且具備專業(yè)服務(wù)團隊和快速迭代優(yōu)化設(shè)計、低成本等特點。

本次“重慶兩江之星”首飛，零壹還進行了國內(nèi)首次“箭上無線通訊”“減阻桿”“低成本能源”等創(chuàng)新技術(shù)的研究，為簡化火箭系統(tǒng)設(shè)計、降低研制成本打下了堅實基礎(chǔ)。

以箭上無線通訊技術(shù)為例，將火箭從有線網(wǎng)絡(luò)帶入無線WIFI的新時代，該項技術(shù)可以減少箭上電氣系統(tǒng)設(shè)備50％的重量，節(jié)約箭上電氣設(shè)備30％的成本，縮短箭上電氣系統(tǒng)60％的設(shè)計周期。

火箭通過飛行試驗的方式，對火箭頭部安裝減阻桿的作用進行了評估。減阻桿以其顯著的減阻和降熱效果，在國外多個型號中得到了工程應(yīng)用，但在國內(nèi)型號中尚無應(yīng)用，“重慶兩江之星”此次飛行為其工程應(yīng)用進行了科學(xué)探索實踐。

火箭飛行過程中，還將對阻礙超音速客機發(fā)展的最為關(guān)鍵的因素音爆進行測試。隨著高速運輸產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，音爆相關(guān)研究具有重要的工程應(yīng)用價值。