朱雀三號 VTVL-1 試驗箭起飛一刻。（藍箭航天微博擷圖）

中國民營航天科技公司「藍箭航天」自主研發的「朱雀三號」 VTVL-1 可重復使用垂直起降回收試驗箭，9 月 11 日在酒泉衛星發射中心完成十公里級垂直起降返回飛行試驗。本次試驗實現垂直起降返回火箭空中二次點火、跨音速大動壓環境下「柵格舵—冷氣姿控—發動機」聯合制導控制、高空風實時風修技術工程化應用等技術驗證，這標誌中國商業航天在可重復使用運載火箭技術上取得重大突破。

據藍箭航天（Landspace）的微信公眾號介紹，試驗箭為單級液氧甲烷火箭，箭體直徑 3.35 米，高 18.3 米，起飛重量 68 噸。採用高強度不鏽鋼箭體結構，搭載一台已實現連續入軌飛行驗證的 80 噸級天鵲（TQ-12）改進型液氧甲烷發動機。試驗中，火箭空中飛行總時間為 200.7 秒，經歷「上升——發動機關機——無動力滑行——發動機空中二次起動——軟著陸」過程。

火箭起飛後約 113 秒，發動機第一次關機，火箭繼續依靠慣性飛行至距地面10002 米的最高點。為抵消每秒 36 米的高空橫風乾擾，火箭依靠高空風修正、柵格舵和冷氣姿控來穩定飛行姿態。經過無動力滑行約40秒後，在火箭降至距地面約 4640 米、速度達到 0.8 馬赫（約 272 米/秒）情況下，發動機進行空中 100% 工況二次點火，火箭進入著陸減速段，並通過在線制導控制算法，調節發動機推力和飛行狀態，引導箭體在距離發射工位約 3.2 公里的回收坪實現軟著陸。最終，火箭著陸位置中心點距離回收坪中心位置 1.7 米，著陸垂直速度為 -1.65 米／秒，著陸姿態角偏差為 0.3 度，各項指標均滿足預期設計，達到國內領先水平。

圖解朱雀三號 VTVL-1 十公里試驗飛行過程，以及與百米級試驗飛行諸元比較。（藍箭航天圖片） 

此次試驗是繼今年 1 月完成百米級飛行試驗任務之後，藍箭航天對大型液氧甲烷重復使用火箭垂直起降回收各項關鍵技術的進階驗證。

為何試驗箭選擇10公里高度？

在本次朱雀三號試驗之前，中國航天科技集團八院在今年 6 月 23 日也完成首次 10 公里級垂直起降飛行試驗。《科技日報》引述專家介紹，在通常情況下，10 公里以下的大氣密度相對較大，環境也更加複雜，火箭在這個階段飛行需要經歷的考驗比較多。此外，火箭在 10 公里左右高度會經歷最大動壓，此時火箭受力情況最為複雜，對姿控系統的考驗也最大。因此 10 公里是可重復使用關鍵技術驗證繞不開的一個關鍵節點。

朱雀三號可重復使用液氧甲烷火箭總指揮戴政表示，10 公里落回到 5 公里的時候，火箭速度會接近音速，可以驗證這樣跨音速狀態下，柵格舵、發動機再次啓動，以及聯合控制的能力。

國際宇航聯合會空間運輸委員會副主席楊宇光則向《科技日報》表示，一子級在到達 10 公里高度後，在返回的過程中會受到了各種各樣的擾動。要回到著陸點，精確地進行定點著陸，這個過程中的控制過程，包括柵格舵以及火箭發動機等這樣一些執行機構都要形成一個非常完美的配合才有可能安全、非常輕巧地著落在預定著陸場。

藍箭航天對標 SpaceX

目前，中國有接近十家民營航天科技公司著力發展商業航天產業，藍箭航天是成果較為突出的一家，2018 年以固體火箭「朱雀一號」完成中國首次民營運載火箭發射，雖然發射失敗。2023 年 7 月以「朱雀二號」，成為全球首枚成功發射入軌的液氧甲烷火箭。

藍箭航天的朱雀三號及 SpaceX 的獵鷹 9 號的性能諸元。（網站擷圖）

「朱雀三號」為藍箭航天自主研製的下一代可重復使用液氧甲烷運載火箭，中國首款不鏽鋼液體運載火箭。箭體直徑 4.5 米，整流罩直徑 5.2 米，全箭總長 76.6 米，起飛質量約 660 噸，起飛推力約 900 噸，動力系統採用藍箭航天自主研制的天鵲系列液氧甲烷發動機，子一級安裝 9 台天鵲 12。各項指標與 SpaceX 的獵鷹 9 型相當接近，只是所使用的燃料不同，獵鷹 9 型使用液氧煤油發動機作為火箭動力。

藍箭航天表示，「朱雀三號」在今年初已完成方案階段轉初樣階段工作，全面開展初樣階段各系統產品研制，計劃於 2025 年實施首飛，2026 年實現一子級回收復用，力爭在未來 3 年內助力中國商業航天實現大運力、低成本、可重復使用運載火箭技術的根本性突破。