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中国首个民企自研商业火箭:自主研制发动机和控制系统

    本月17日,零壹空间的X系列火箭首飞箭“重庆两江之星”在国内西北某基地正式发射。

    这枚火箭,不仅是X系列的首飞箭,更是国内首枚民营自主研制的商业火箭,换句话说,这枚火箭的核心技术均由零壹空间自己掌握。

    自主研制φ315火箭发动机

    发动机的运载火箭的“动力”,也是核心技术之一,零壹空间研制的,则是φ315发动机。据介绍,φ315发动机是国家军标规定的标准试验发动机之一,在固体发动机研制过程中主要用于考核全尺寸发动机的推进剂性能,包括比冲、推力、燃速等指标,用于指导全尺寸发动机性能预示,是全尺寸发动机试验前的一项重要试验。 “燃气舵是固体火箭常用的控制结构,是固体火箭结构设计的关键技术。”零壹空间研发人员表示。

    据了解,燃气舵需要长时间工作在2000摄氏度高温的高压燃气流中,工作过程中伴随着舵面烧蚀和偏转,其中舵面材料选择、舵外形设计、防隔热设计、热密封设计、热匹配设计、耐高温传动系统设计和舵面控制力计算是燃气舵设计的核心技术。同时,记者还了解到,零壹空间在本次试验过程中同时搭载测试了公司自主研发设计的燃气舵及其测力系统。

    燃气舵测力系统用于测量燃气舵在发动机燃气流中所受力和力矩,测量结果用于修正控制力分析算法和控制系统设计,是燃气舵试验的核心技术,目前国内仅有少数单位具有该测试能力,且成本巨大。零壹空间完全自主研发的测力系统,在试验中成功获取了舵面的受力和力矩数据,解决了解耦测量等一系列难题,为公司节省了数百万元的研发成本。

    中控系统缩减至传统产品的十分之一

    如果发动机是火箭的“双腿”,那控制系统,则是火箭的“大脑”。

    零壹空间的控制系统,不仅是其自主研制,而是在技术层面上有了很大的创新。据了解,零壹空间火箭所使用的一体化综合综控机的重量仅有1.8公斤,相较以往产品缩减至十分之一,极大地优化了电气系统设计、节约了系统成本。

    “如此一来,我们可以整体减少火箭上的设备和规模,从而提升运力。”零壹空间技术团队相关负责人如此表示。零壹空间市场部负责人介绍,该一体化综控机可广泛应用于军用、民用无人机、低成本火箭等航空航天飞行器。

    打造首个商业化飞行试验平台

    除了技术,零壹空间还尝试在更大的领域进行创新,OS-X系列火箭应运而生。

    据介绍,这是OS-X系列火箭是国内首个商业化飞行试验平台,主要用于满足客户的飞行试验需要。

    据了解,目前,飞行试验正成为空天关键技术研究的重要手段,在世界范围内,类似HiFire计划、HIAD等计划,都需要飞行试验。在国外,已有能够用于亚轨道研究和高超声速飞行试验的平台。比如美国的GOLauncher-1,据称,这是世界首个商用高超声速试验平台,并具备出本运营能力。

    “在国内,很多客户也是有飞行试验需求的,但是国内却没有这样的平台。”零壹空间相关负责人表示,市场也是决定他们打造这一平台的原因。记者了解到,X系列能够满足微重力试验、探空、再入试验、高速技术验证、发动机性能测试、飞行器性能验证、其他定制需求试验等多项服务需求,且具备专业服务团队和快速迭代优化设计,低成本平台实现等特点。目前,该平台飞行服务参数为:微重力时间600s、试验高度窗口10km-1000km、近空间试验速度窗口达Ma15、再入速度可达Ma20、遥测带宽10Mbps、数据储存器容量达1T、主载荷重量可达2000kg、提供一级/多级运载器等。

    同时,据零壹空间总裁马超介绍,本次“重庆两江之星”首飞中,零壹进行了国内首次“减阻杆”、“低成本能源”、“箭上无线通讯”等创新技术的研究,为简化火箭系统设计、降低研制成本打下了坚实基础:以箭上无线通讯技术为例,将火箭从“有线网络”带入“无线WIFI”的新时代,该项技术可以减少箭上电气系统设备50%的重量,节约箭上电气设备30%的成本,缩短箭上电气系统60%的设计周期。

    值得一提的是,基于成熟技术自主研发了OS-X系列化飞行试验平台,零壹空间会联合北航,南航,西工大,哈工大等10余所国内传统航空航天优势高校共同成立了飞行联盟,致力于通过低成本,高频次,组合式飞行试验,降低技术验证的经费门槛,加速空天技术的有效转化,从而丰富国家在空天领域的成熟技术储备。飞行联盟是一个开放,创新,共享的平台,到2020年将实现“三个一百”,联盟成员单位达到一百家,X系列平台每年完成一百个科研任务,单发飞行试验里单项技术验证经费在一百万以内。(完)

 

编辑:付斯颖
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