天兵科技液体火箭惊艳亮相珠海航展 助力我国商业火箭进入绿色大运载时代

共舞苍穹相约珠海,2022年11月8日至13日,第十四届中国国际航空航天博览会(以下简称珠海航展)在珠海国际航展中心盛大开幕。

作为把脉行业发展动向,助力航空航天产业高质量、可持续发展的空天盛会,每届航展,都是一场荟萃前沿科技与潮流美学的“饕餮盛宴”。新设计、新材料、新工艺、新技术、新产品,云集了国内外各大航空航天企业核心竞争力的经典震撼产品,总会让人惊喜不断。

记者注意到,自开馆首日,位于5号展馆的天兵科技展台一直人潮不息。据悉这是天兵科技首次在航展正式对外发布产品,其自主研制“天兵天龙”系列液体运载火箭及“天兵天火”系列液体火箭发动机一经亮相,便吸引了各方用户及航天产业链企业的兴趣与关注。

公开资料显示,天兵科技为卫星用户提供定制化发射服务,并提供与之配套的星箭匹配、发射场协调、发射测控、保险技术支持等完整服务体系。作为国内商业航天领域率先开展液氧煤油火箭发动机及中大型液体运载火箭研制的国家级高新技术企业,天兵科技在行业中具有相当影响力。

在现场天兵科技模型展区,据工作人员介绍,天龙二号液体火箭(以下简称“TL-2”)采用的高压补燃液体火箭发动机、水泥场坪简易发射、民用槽车自动加注等多项新技术,均为国内首创。相对于同规模的火箭,“TL-2”液体运载火箭在提升运力,增强可靠性的同时,大大降低了研制成本,满足用户低成本、快响应、规模化的小卫星及星座发射需求。

目前天龙二号已圆满完成一级、二级、三级等各子级全系统试车,首飞箭已完成总装,具备了年底入驻发射场执行飞行任务的全部条件,届时将打开国内卫星发射商业市场的新局面。

如果说“TL-2”是天兵科技在液体火箭创新之路上的小试牛刀,那么天龙三号火箭(以下简称“TL-3”)才是其呈现实力的真正开篇。

据介绍,“TL-3”是天兵科技首款3.8米直径两级火箭,总长71米,起飞质量590t,起飞推力770t,近地轨道运力17t,太阳同步轨道运力14t, 一子级具备重复使用功能,可自主返回。从产品定位上看,天兵科技“TL-3”为大型、可重复使用、低成本的商业发射火箭,直接对标美国Space X的猎鹰九号火箭,是国内商业航天领域首款大型液体运载火箭,将率先实现国内“一箭60星”的群打能力,满足国内数万颗互联网通讯卫星星座的发射需求。“TL-3”是天兵科技产品实力的代表,也是其进军可重复使用中大型液体火箭打版开篇的经典力作。

毋庸置疑,可重复使用运载火箭技术的发展与进步,会改变人类未来的交通方式与生活场景。“繁荣太空经济,助推人类交通变革”,依托于宏大的企业愿景与使命,有了“TL-3”在可重复使用技术应用的奠基,天兵科技进一步布局了“TL-3H”重型液体运载火箭。

“TL-3H”以通用芯级并联捆绑的技术方案,使火箭起飞推力达到2310t,近地轨道运力可达68t。作为可回收复用的重型液体火箭,“TL-3H”一子级和助推器都能实现可自主返回,将全面满足太空站送货,探月工程等大吨位星际场景下的运输需求。

科技改变生活,除此之外,在天兵科技可重复使用液体火箭型谱中,最能颠覆想象,满足人们对未来科技憧憬的产品应该是“TL-3M”,这也是天兵科技火箭族谱中最能引起大家热议的“网红火箭”。

“TL-3M”是天兵科技设计的一款空天飞机,在14000km航程,可载100人实现全球任意地点往返。作为一款可重复使用洲际载人飞船,它的使命是将高高在上的航天科技真正造福大众,让火箭成为日常交通工具。“TL-3”的研制任务和目标,意味着“乘火箭洲际旅行,全球一小时直达”,不再是人们虚无飘渺的憧憬。

航天业内有句行话叫“航天振兴,动力先行”,它表示只有攻克了决定运载火箭上限的发动机核心技术,才有能力让火箭飞得更高更远更稳,也诠释着运载火箭发动机作为火箭“心脏”的重要性。天兵天火系列液体火箭发动机,正是天兵科技为了保障火箭产品可持续稳健发展的核心布局。

天火十一号(以下简称“TH-11”)是天兵科技自主研制的可重复使用的液氧煤油发动机,也是国内商业航天领域唯一的闭式循环发动机。目前已圆满完成近万秒的全系统长程热试车,据研发人员介绍,“TH-11”80%以上组件由不锈钢或高温合金钢3D打印而成,是国内尺寸最大的3D打印发动机。

相对于传统生产工艺,“TH-11”整体结构紧凑,组件数量减少80%,制造周期缩短70%～80%,成本降低40%～50%。发动机推质比达到100以上,在HCP燃气涡轮启动技术、富氧高压燃气发生器技术、大流量全进气低压比亚声速涡轮技术、高性能气/液喷注器技术、推力及混合比调节器技术、高压高低温及动静密封技术、高压推力室冷却技术、新材料新工艺技术等10余项高难度关键技术得到全面突破,技术先进性在世界同量级发动机中处于领先水平。目前全世界只有我国和俄罗斯突破和掌握该技术,也代表着未来商业火箭发动机的主流顶级技术方向。

此外,天火发动机系列还有一位重量级成员——天火十二号,(以下简称TH-12”),它是一款大推力液氧煤油发动机,也是天兵科技“TL-3”火箭的核心动力系统。“TH-12”海平面推力110t,采用可连续变推力调节,发动机性能指标对标Space梅林(Merlin 1D)发动机。目前,“TH-12”即将完成全系统热试车,有望在未来两年全面达到并超越Merlin 1D发动机的综合性能。

除了在火箭一二级动力系统的扎实功底,对于整箭最为紧凑的三子级动力系统,天兵科技同样深耕细作。公开资料显示,除了“TH-11”、TH-12”两款液氧煤油发动机,天兵科技还自主研制了与之匹配的三级姿轨控动力系统——天火十三号(以下简称TH-31)。

作为兼具结构承载、星箭连接与分离、全箭控制与测量、飞行轨道与姿态控制的三级动力系统,在核心技术上,“TH-31”创新采用了铝合金表面张力贮箱方案,通过大小分舱的管理方式,实现了姿轨控发动机在飞行过程中各种工况下的有效供液,取得了重量和成本之间的最优平衡;并以大量工艺攻关试验,解决了铝合金骨架和不锈钢筛网焊接的技术难题,圆满通过了三级振动试验、分离试验、系统热试车等一系列重大序贯试验,充分验证了“TH-31”在振动冲击环境下的匹配适应性,以及强大的任务执行能力,为天兵科技“TL-2”的首飞提供了强力支撑。

据业内人员介绍,为了保证液体运载火箭及匹配动力系统的高效研制,天兵科技于北京建立了火箭研发中心,在西安建造了发动机研发中心与冷试中心,同时在郑州建造了发动机综合试验中心,又在张家港布局了火箭及发动机批量化智能制造基地,以“三中心、一基地”的战略格局,以“三机、两箭”的产品战略,聚焦中大型液体运载火箭,以自主创新的核心智能制造工艺,完善的宇航推进技术和服务解决方案,赋能轨道运输、洲际运输,助力中国商业火箭进入“大运载”和“绿色航天”时代。