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就在12月14日下午 , 中国民营航天的朱雀二号火箭发射失利 , 没能把卫星送入预定轨道 。 仅仅过了不到10个小时 , 国家队的长征二号D型火箭就成功发射升空 。 24小时内连续发射两枚火箭 , 但却一成一败 , 这是什么情况?
(刚刚起飞的朱雀二号 , 尾焰非常漂亮)
朱雀二号和长征二号D虽然一个是民营企业的火箭 , 一个是航天科技集团的产品 , 但这次成败和企业的性质还真没关系 。 朱雀二号是全球第一发甲烷火箭 , 这次发射的属于全新技术验证性质的遥一火箭 , 发射出现异常也在情理之中 。
长二D则是一款非常成熟的火箭 , 1992年8月9日就首发成功 , 2012年还曾被航天科技集团授予“金牌火箭”的称号 。
(长征二号丁火箭选在夜间发射)
先来说说朱雀二号遥一火箭的情况 。
作为全球首款甲烷火箭 , 朱雀二号的两级发动机全都使用液氧甲烷推进剂 , 这是一项大胆的创新 。 液氧-甲烷发动机拥有无毒环保、低成本、易操作等特点 , 最重要的是 , 这种发动机可以重复使用 , 大大降低了发射成本 。
朱雀二号箭体直径3.35米 , 起飞质量216吨 , 起飞推力达到了268吨 , 堪称是我国目前最大的民营火箭 。
(朱雀二号的动力系统布局示意图)
朱雀二号的一级采用4台天鹊-12发动机并联 , 单台推力达到了67-76吨;二级的设计要复杂一点 , 使用一台天鹊-12作为主机 , 另外还有一台天鹊-11作为游机 , 由于二级发动机的工作环境已经是真空状态 , 所以天鹊-12在二级点火后 , 推力可以达到80吨 , 天鹊-11的推力也有8.2吨 。
这次朱雀二号发射失利 , 就是这个二级的天鹊-11游机出了故障 。 所谓游机 , 就是为火箭的二级提供姿态控制和精确入轨能力 , 如果主机的没有摆动喷管 , 那么火箭的俯仰、偏航和滚转控制基本都靠游机来实现 , 同时还要提供一部分的飞行推力 。
(朱雀二号二级动力地面测试车 , 中间的是主机天鹊-12 , 四个小喷口是游机天鹊-11)
天鹊-11为此采用了4燃烧室设计 , 也就是一台涡轮泵供应4个推力室 , 外部看来就是由4个喷口 , 但其实是一台发动机 。 在这次发射中 , 二级主机顺利点火 , 但游机却出了问题 , 导致火箭未能飞到预定高度 , 即便打开了整流罩 , 也不具备入轨能力 。
有分析认为 , 二级的主机关机后 , 作为二级游机的天鹊-11发动机也提前关机 , 因此直接导致火箭推力不足 , 星箭组合体的飞行高度最高到达400千米 , 没能飞到预定高度 , 最终自由落体坠入大气层 。 天鹊-11在游机状态下 , 与天鹊-12主机共用阀门 , 这或许是主机关机连带影响游机关机的原因 。
(天鹊-11游机状态点火试验)
据蓝箭航天官方的说法 , 这次出故障的二级游机 , 在第二批次的朱雀二号上将会被取消 。 不过朱雀二号的第一批有两枚火箭 , 也就是遥二火箭还在等待发射 , 鉴于遥一火箭的故障 , 有必要对遥二火箭的二级游机进行更严密的检查 , 避免重蹈覆辙 。
再来说说这个长征二号丁火箭
长二丁比较传统 , 和朱雀二号一样 , 也是二级液体火箭 , 不过使用的是常见的四氧化二氮和偏二甲阱常温推进剂 。 长二丁从一开始就追求低成本和高可靠性 , 因此选择在长征四号甲型火箭的一二级基础上研制 , 也就是说 , 虽然看命名 , 长二丁是长征二号家族的 , 但如果看血统 , 它其实更像从长征四号家族过继来的 。
(长征二号丁火箭 , 外表看上去平平无奇)
长二丁的芯一级使用4台YF-21B或者YF-21C发动机 , 芯二级使用一台YF-24F发动机 , 起飞重量250吨 , 比朱雀二号更重一些 。 长二丁的近地轨道载荷可以达到4吨 , 和朱雀二号相同 , 这两种火箭可以看做是同一级别的选手 。
从1992年首射到这次把遥感三十六号04组的三颗卫星送入轨道 , 长二丁已经执行了72次发射任务 , 光今年就执行了15次发射任务 , 除了2016年12月28日的遥三十号火箭是部分成功 , 其他71次发射全都取得圆满成功 , 成功率达到了98.6% 。
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