九機并聯(lián)、發(fā)射工位試車，這次實驗為啥是“終極大考”？

2025年6月20日中午，藍箭航天在東風(fēng)商業(yè)航天創(chuàng)新試驗區(qū)液氧甲烷發(fā)射工位，成功實施了朱雀三號運載火箭一子級動力系統(tǒng)試車。試驗中，火箭一子級被固定在試車臺，參考真實飛行任務(wù)準備流程，點燃全部9臺發(fā)動機進行了持續(xù)40余秒的測試，最大推力接近800噸。這是我國：

?截至目前推力最大的液體火箭試車；

?首次成功進行多臺（7臺以上）發(fā)動機并聯(lián)試車；

?首次完成新一代可復(fù)用火箭完整一子級點火試驗；

?首次在發(fā)射工位進行商業(yè)火箭試車。

這次試驗，堪稱我國可復(fù)用火箭首飛前的“終極大考”，是可重復(fù)使用火箭從概念到實現(xiàn)，從“能不能想”到“能不能飛”乃至后續(xù)“能不能用”過程中的關(guān)鍵節(jié)點。它檢驗了火箭、發(fā)射工位以及相關(guān)配套設(shè)施的技術(shù)狀態(tài)，考察了相關(guān)監(jiān)督、管理和執(zhí)行機制的有效性，是我國新一代可重復(fù)使用火箭迄今最接近真實飛行的綜合測試，為商業(yè)航天安全健康發(fā)展驗證了一系列經(jīng)濟高效的新舉措。

掰開看，這次試驗還有兩大看點：一是9機并聯(lián)、二是發(fā)射工位試車，今天我們簡單探討。

多臺發(fā)動機并聯(lián)：火箭回收不可或缺的技術(shù)

早在人類航天萌芽的上世紀5、60年代，科學(xué)家就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，液體燃料運載火箭的發(fā)動機和箭體構(gòu)成了任務(wù)的絕大多數(shù)成本，因此火箭復(fù)用（哪怕部分復(fù)用）可以顯著節(jié)省開支。

自那時起，各國陸續(xù)開展相關(guān)探索，并產(chǎn)出了包括航天飛機在內(nèi)的成果，但一直沒有達到理想狀態(tài)。直到2015年，美國SpaceX終于在獵鷹9號火箭上完成火箭一子級復(fù)用的工程實踐。獵鷹9號一子級外觀上的最大特點，除了配備可收放著陸支腿以外，便是采用了9臺發(fā)動機并聯(lián)的設(shè)計。這是火箭精準著陸的要求。

圖：返回著陸的獵鷹9號火箭一子級。

圖：3個并排放置的獵鷹9號一子級，可以看出多機并聯(lián)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)。

一枚可復(fù)用火箭，起飛時裝滿燃料和載荷，需要巨大推力方能離開地面；而當(dāng)一子級返回大地、即將輕柔著陸時，二級和載荷早已分離，內(nèi)部燃料也所剩無幾，全箭重量甚至不及出發(fā)時的10%。顯然，火箭需要大范圍調(diào)節(jié)推力才能滿足兩種截然不同的需求，但單臺火箭發(fā)動機推力一般只能降低不到50%，遠不能滿足要求，這就需要多臺發(fā)動機（7臺以上）并聯(lián)安裝在一子級當(dāng)中的設(shè)計 - 起飛時，所有發(fā)動機一同工作，幫助火箭升空；著陸時，只啟動少數(shù)甚至單臺發(fā)動機，從而盡可能減小推力，實現(xiàn)精準控制。

全世界現(xiàn)役和在研可重復(fù)使用火箭，無論采用哪種著陸方式- 支腿、“筷子夾”、繩網(wǎng)捕捉、海上濺落，基本都采用了多機并聯(lián)設(shè)計。我國的長征10號、長征12號A/B、朱雀三號、天龍三號等型號也包括在內(nèi)。

動力系統(tǒng)試車：火箭首飛前的“終極大考”

多機并聯(lián)雖然有利于火箭復(fù)用，但其發(fā)動機密集的設(shè)計，也給研發(fā)帶來了巨大挑戰(zhàn)，力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)等諸多學(xué)科互相影響、牽一發(fā)而動全身。設(shè)計不當(dāng)，輕則影響火箭性能，重則任務(wù)失敗。截至目前，只有美國完成過多機并聯(lián)的飛行驗證。其它國家當(dāng)中，我國研發(fā)進度處于前列。

多機并聯(lián)設(shè)計是否成功，需要通過實際檢驗。為了控制風(fēng)險與成本，國際通行做法是在真實飛行之前，進行火箭動力系統(tǒng)地面試車- 將火箭整個子級固定在試車臺上，模擬真實飛行任務(wù)，加注燃料，點燃發(fā)動機并進行噴管擺動、推力調(diào)節(jié)等測試，以獲取驗證數(shù)據(jù)。

圖：進行動力系統(tǒng)試車的美國星艦火箭

試驗中，發(fā)動機、增壓輸送、伺服、結(jié)構(gòu)、電氣、控制、遙測等火箭主要系統(tǒng)全部工作或接受考察；火箭經(jīng)受力傳遞、震動、高溫、低溫、高壓、電磁等環(huán)境考驗。動力系統(tǒng)試車是最接近真實飛行的檢驗，是火箭首飛前最關(guān)鍵、最全面、最具挑戰(zhàn)性的考核。

那么，動力系統(tǒng)試車怎樣實施？

從試車臺試驗到發(fā)射臺試驗，我國跑通了安全、高效、經(jīng)濟的動力系統(tǒng)試車新路徑

我國航天發(fā)展早期，曾經(jīng)在發(fā)射工位進行過火箭動力系統(tǒng)試車，但此后絕大多數(shù)情況下相關(guān)試驗都在專門的試車臺進行。近年來隨著商業(yè)航天發(fā)展，這種做法出現(xiàn)了一些不便。

一是我國現(xiàn)有試車臺特別是成熟完善的試車臺多屬國有，優(yōu)先保障國家重大航天任務(wù)，對商業(yè)航天試驗排期限制較多；

二是安全隱患。我國航天產(chǎn)業(yè)發(fā)達的中東部地區(qū)，已經(jīng)很難尋找遠離人煙的場址。在人口密集區(qū)域開展規(guī)模宏大的動力系統(tǒng)試車，存在爆炸破壞和噪音干擾等風(fēng)險。事實上，我國確實發(fā)生過動力系統(tǒng)試車箭意外飛離試車臺的事件，嚴重威脅到了周邊人民生命和財產(chǎn)安全。

三是成本較高。能夠開展動力系統(tǒng)試驗的大型試車臺，建設(shè)費用動輒高達億元，且功能比較單一，項目性價比往往不夠理想。

圖：我國一處專用試車臺。

在航天發(fā)射場的發(fā)射工位進行動力系統(tǒng)試車，可以很好解決以上問題，這也是SpaceX、藍色起源等國外頭部企業(yè)的做法。

一、我國新興商業(yè)航天企業(yè)基本都計劃或已經(jīng)建成自有發(fā)射工位，試驗排期靈活，甚至火箭試車后可以就地轉(zhuǎn)入飛行準備，節(jié)約大量時間和成本；

二、航天發(fā)射場在選址時已經(jīng)考慮安全問題，并且建立有嚴格的任務(wù)審核機制。試車即便出現(xiàn)極端情況，也不會波及無關(guān)；

三、發(fā)射工位和試車臺的配套設(shè)備高度通用，少量適配改造即滿足試車要求，無需重復(fù)建設(shè)，成本遠低于新建試車臺，而試車反過來也可以檢驗發(fā)射場對飛行任務(wù)的準備情況，一舉兩得。

藍箭航天這次任務(wù)，不只是檢驗了火箭首飛準備情況，還從技術(shù)上證明了發(fā)射工位試車的可行性，同時跑通了相關(guān)監(jiān)管和實施流程，進一步增強了國家安全健康發(fā)展商業(yè)航天的信心；其成果能夠被全行業(yè)所借鑒，有力促進我國商業(yè)航天高效迭代演進。

圖：在發(fā)射臺兼試車臺上的朱雀三號火箭。

以密集動力系統(tǒng)試車為標志，我國即將開啟火箭復(fù)用新紀元

本次試驗成功后，藍箭航天計劃今年內(nèi)實施朱雀三號首飛，且首飛即嘗試回收一子級。朱雀三號全長76米，直徑4.5米，最大載荷超過20噸，是我國目前運力最大的商業(yè)火箭之一。

除了朱雀三號以外，今年我國還有多款中大型火箭已經(jīng)或計劃開展動力試車，乃至首飛。

中科宇航的力箭二號火箭，6月11日在廣東從化成功實施了單個一子級的系統(tǒng)試車。與經(jīng)典多機并聯(lián)設(shè)計不同，力箭二號采用了每個一子級包絡(luò)3臺發(fā)動機、將3個一子級捆綁使用的方案，其設(shè)計相對簡單，有利于較快形成運力，爭取市場先機，但其構(gòu)型回收的挑戰(zhàn)較多，可能短期內(nèi)不會嘗試復(fù)用。后續(xù)，力箭二號或也將前往發(fā)射場開展試驗。項目瞄準今年秋天首飛，首飛即搭載配套中國空間站的輕舟低成本貨運飛船開展驗證飛行。力箭二號全長52米，芯級直徑3.35米，設(shè)計最大載荷12噸。

圖：力箭二號單個一子級試車和全箭模擬圖

天兵科技的天龍三號火箭也已經(jīng)抵達山東海陽東方航天港，即將在HOS-1號海上試驗平臺開展動力系統(tǒng)試車。天龍三號全長72米，直徑3.8米，一子級9臺發(fā)動機并聯(lián)，運力與朱雀三號相當(dāng)。天龍三號其實是我國最早開展一子級動力系統(tǒng)試車的可回收火箭，2024年6月30日即在河南鞏義天兵科技自建試車臺進行了首次嘗試，但以點火后意外飛離試車臺墜毀而告終。這次事件也給全行業(yè)敲響了安全生產(chǎn)警鐘。經(jīng)過一年整改準備，天兵科技將再次向夢想發(fā)起沖擊。如果一切順利，天龍三號仍有可能成為我國首款開展飛行試驗的可回收火箭。

圖：天龍三號

特別值得一提的是，我國用于載人登月的長征十號火箭，也計劃于近期在發(fā)射場實施一子級動力系統(tǒng)試車。長征十號采用了一子級并聯(lián)7臺發(fā)動機、3個一子級捆綁使用的設(shè)計方案，全長92.5米，芯級直徑5米，最大載荷高達70噸，將一舉把我國單枚火箭運力提高近200%！

除了上述型號以外，長征十二號A/B、星河動力智神星一號等中大型火箭，也瞄準年內(nèi)開展動力系統(tǒng)試車和首飛。

密集試車，標志著我國新型火箭特別是新一代可回收火箭進入了首飛前的沖刺。如果一切順利，未來一年內(nèi)，我國將出現(xiàn)數(shù)款性能有望比肩美國獵鷹9號的大運力可復(fù)用火箭，將有力支撐大型互聯(lián)網(wǎng)星座等空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，乃至載人登月等國家重大項目。

我國可復(fù)用火箭不再是遠方愿景，而是我們即將觸摸的時代。