預(yù)計(jì)在北京時(shí)間2023年7月12日下午，藍(lán)箭航天“朱雀二號(hào)”遙二運(yùn)載火箭將從酒泉發(fā)射場(chǎng)96號(hào)工位發(fā)射升空，執(zhí)行該型火箭的第2次發(fā)射。7個(gè)月前，“朱雀二號(hào)”火箭于2022年12月14日?qǐng)?zhí)行該型火箭的首飛工作，同時(shí)也是世界液氧甲烷火箭的入軌首飛，由于二級(jí)游機(jī)故障導(dǎo)致與成功擦肩而過。

“朱雀二號(hào)”（Vermillion Bird-2/ZhuQue-2）為藍(lán)箭航天研制的兩級(jí)/三級(jí)中型低溫液體運(yùn)載火箭，主動(dòng)力全部采用液氧甲烷推進(jìn)劑。兩級(jí)狀態(tài)下，“朱雀二號(hào)”（ZQ-2）全長(zhǎng)49.5米，芯級(jí)直徑均為3.35米，起飛質(zhì)量219噸，起飛推力268噸，其200千米近地軌道（LEO）運(yùn)力4噸，500千米太陽同步軌道（SSO）運(yùn)力2噸。三級(jí)狀態(tài)下，“朱雀二號(hào)”（ZQ-2A）起飛質(zhì)量225噸，200千米LEO運(yùn)力達(dá)到6噸，500千米SSO運(yùn)力達(dá)到4噸。

“朱雀二號(hào)”火箭主動(dòng)力為“天鵲-12”（TQ-12）液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，其中芯一級(jí)配備了4臺(tái)“天鵲-12”發(fā)動(dòng)機(jī)、芯二級(jí)配備了1臺(tái)真空版“天鵲-12”發(fā)動(dòng)機(jī)?！疤禊o-12”高3.6米，噴口直徑1.5米，噴管擴(kuò)張面積比40，混合比3.5，其地面狀態(tài)海平面推力658.5千牛（約67噸），海平面比沖286秒，真空狀態(tài)真空推力776.5千牛（約80噸），真空比沖350秒?！疤禊o-12”是國(guó)內(nèi)首臺(tái)商業(yè)航天企業(yè)研制的大推力液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)、國(guó)內(nèi)首臺(tái)作為工程型號(hào)的液氧甲烷可重復(fù)使用發(fā)動(dòng)機(jī)，推力在液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中位居世界第三、亞洲第一，排在美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的“猛禽”發(fā)動(dòng)機(jī)和藍(lán)色起源公司（Blue Origin）的BE-4發(fā)動(dòng)機(jī)之后，目前“猛禽”V2.0推力約為230噸，BE-4推力約為250噸。

相較于采用全流量補(bǔ)燃循環(huán)的“猛禽”發(fā)動(dòng)機(jī)，采用燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)的“天鵲-12”發(fā)動(dòng)機(jī)的總體技術(shù)水平有明顯差距，但也存在明顯的優(yōu)勢(shì)。全流量補(bǔ)燃循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)代表了當(dāng)前液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的最高水平，其比沖性能比燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)高出約10%，推力較大，但系統(tǒng)復(fù)雜、壓力是燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)的數(shù)倍以及力、熱環(huán)境非常復(fù)雜，研制過程具有難度大、周期長(zhǎng)、投入多、成本高的特點(diǎn)，更適合如太空探索公司這類大型航天企業(yè)。相較而言，燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、壓力低，對(duì)材料、工藝的要求較低，研制過程具有難度較低、周期較短、投入較少、成本較低、性能適中的特點(diǎn)，更適合藍(lán)箭航天這類中小型航天企業(yè)。同時(shí)，燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的力、熱環(huán)境較好，便于實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用。

作為商業(yè)航天企業(yè)，藍(lán)箭航天的目標(biāo)是將“朱雀二號(hào)”打造成可回收復(fù)用的運(yùn)載火箭，為此，該公司研制了性能更優(yōu)的改進(jìn)型“天鵲-12”（TQ-12A）。TQ-12A在TQ-12基礎(chǔ)上進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化及改進(jìn)，推力提高9%、比沖提高40米/秒（即4秒）、質(zhì)量減小100千克，并且已經(jīng)完全具備回收復(fù)用能力。

在國(guó)內(nèi)在研和在用液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中，TQ-12整體處于先進(jìn)水平，并在部分技術(shù)取得了國(guó)內(nèi)乃至世界領(lǐng)先，比如其使用的液氧甲烷高效穩(wěn)定燃燒技術(shù)，推力室燃燒效率達(dá)到0.985，燃燒室脈動(dòng)壓力低于 0.1 MPa，達(dá)到世界一流水平；大型噴管激光焊接技術(shù)，為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，達(dá)到世界領(lǐng)先水平（最高水平）。一旦“朱雀二號(hào)”遙二成功發(fā)射，TQ-12就將成為世界首型實(shí)現(xiàn)成功入軌的大推力液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，這將是中國(guó)商業(yè)航天乃至中國(guó)航天的重要一步。

作者：大白高國(guó)