发布日期 2025-09-09 | B站
正文
9月7日，蓝箭航天新一代火箭发动机蓝焱20顺利完成首次全系统试车，发动机推力对标星舰猛禽二。对中国航天产业来说，这次试车具有里程碑意义。过去几年，蓝箭航天将国产星舰项目做的技术拆解融入到朱雀二号与三号当中，现在蓝焱20成功试车，意味着国产星舰项目的前序准备工作已经基本完成。蓝焱20是人类历史上第五款试车的全流量分级燃烧循环发动机，是第二款星舰级发动机。前几次试车的分别是苏联独立研发的RD-270、NASA与美国空军实验室联合开发的集成动力验证器，这两款发动机都没有投入实用。最近十年，SpaceX开发了猛禽系列发动机，目前已经迭代到了第三版。此外，斯托克航天公司在去年试车了天顶发动机，不过这款发动机的海平面推力只有50吨，只能用在中小型火箭上。因此，目前全世界只有蓝箭航天与SpaceX造出了星舰级指标的发动机。
对标猛禽2
蓝箭航天火箭发动机总工程师是张小平。张小平在2023年论文中系统分析了SpaceX猛禽发动机，并且他还透露，蓝箭航天早在2021年就启动了对标猛禽2的发动机论证研究，确定了技术参数。按照论文的数据，蓝焱20的海平面比冲是3219米每秒，推力224吨；猛禽2的海平面比冲是3207米每秒，推力230吨。两款发动机的燃料组合相同，比冲与推力接近，而且混合比都是3.6，算下来这两款发动机的燃料消耗速度差不多。但蓝焱20的燃烧室室压是26兆帕，比猛禽2低了4兆帕。这意味着，蓝焱20为了实现与猛禽2同等水平的燃料流量，就要扩大燃烧室的出入口截面积。打个比方，这就像是用更粗口径的低压水龙头来实现高压水枪的喷水量。喉部尺寸扩大也意味着燃烧室有潜力容纳更高的燃料流量，所以蓝焱20能够将节流范围扩大到120%，进行超频运转。
能实现120%超频，意味着蓝焱20的阀门管路也要有更大容量，管径尺寸也要扩大。相应的，正常功率范围内的工况会更温和，能延长发动机的使用寿命。但蓝焱20在超频状态下的燃料流量，比猛禽2还要高出一大截，峰值状态下工况比猛禽2更苛刻。这意味着，负责泵送燃料的预燃室、涡轮泵，技术指标都要比猛禽2更高。降低室压，扩大发动机喉部与管路，会导致发动机不够紧凑，喷管尺寸要比猛禽2更大，影响并联规模。同时，120%超频又要求各部件比猛禽2更强。用更强的部件实现更低的集成度，这看上去有些矛盾。唯一合理的解释，就是蓝箭并不打算让发动机停留在猛禽2的水平，而是把这当做过渡型号，为下一代更强的发动机做技术储备。在蓝焱20完成技术可行性验证，跑通批生产质量一致性后，蓝箭航天也会像SpaceX迭代猛禽发动机一样，通过不断提高燃烧室室压来缩小发动机尺寸，提高集成度。
敏捷开发迭代发动机
侧面消息也证实了这一点。根据铂力特公司去年年初的文章，蓝箭航天的天鹊系列发动机，燃气发生器与燃烧室部件都使用了铂力特的激光金属3D打印设备。用3D打印方式生产发动机零部件并不适合批量生产，但非常适合前期研发迭代测试。而且蓝箭是用3D打印技术制造了整个燃气发生器的身部。这说明蓝箭航天一直在用敏捷开发的管理方式来迭代发动机，这次试车的蓝焱20也一样。在此基础上，回顾蓝箭航天过去几年的项目进度，就能发现蓝箭航天从一开始规划的火箭目标就是国产版星舰。
从固体火箭到液氧甲烷
国内商业火箭公司为了尽快向市场证明自己有火箭制造发射能力，通常会先开发一款固体火箭，从而减少零部件质量，降低体制内供应商协调成本。蓝箭航天最初也一样，朱雀一号就是固体火箭。蓝箭航天成立于2015年6月，当年年底SpaceX完成了猎鹰9首次回收，随后在2019年完成了猛禽发动机的首次试车。蓝箭敏锐意识到了液氧甲烷组合的优势，意识到星舰项目的潜力，所以直接在液氧甲烷路线上规划了朱雀二号，跳过了国内技术更成熟的液氧煤油方案。2017年，蓝箭启动了液氧甲烷发动机论证研制工作，也就是现在的天鹊系列。2018年10月，固体火箭朱雀一号首飞失利。同时SpaceX在完成猎鹰重型首飞后，正式开启了星舰项目的迭代测试，在博卡奇卡建设星舰基地。蓝箭航天立刻终止了没有前途的固体火箭项目，全面转向开发液氧甲烷火箭朱雀二号。
2023年7月，朱雀二号二飞成功，成为全球首枚入轨的液氧甲烷火箭。2023年底，朱雀二号三飞完成了一箭三星任务。同一时间，蓝箭航天公布了朱雀三号计划，并且采用了和星舰一样的不锈钢箭体。去年，朱雀三号验证箭完成了10公里级的垂直起降回收。今年6月，朱雀三号完成了一级9机并联静态点火测试。同时，天鹊系列发动机也下线超过100台，初步跑通了发动机批量制造流程。
国产星舰的前传
如果将朱雀三号当作一个独立的火箭产品来看，选择用不锈钢箭体会降低运载效率，更适合选择用成熟的铝锂合金箭体来减重。由于朱雀三号选择了用不锈钢材料，增加了不少死重，所以要用更大的推力来对抗更大的起飞重量，从而使运载指标能够对齐猎鹰九。这两年，国内也有其他商业航天公司宣称要用不锈钢造火箭，但大都是在蹭概念，有的甚至连第一款火箭还在PPT上，就宣称要搞塔架回收。现在，蓝箭试车的蓝焱20证明朱雀三号选择不锈钢箭体、放弃在单个型号上找局部最优，目的就是为了给接下来开发国产星舰铺路，是全局最优策略。相比于SpaceX，蓝箭航天是将朱雀二号与三号也纳入了国产星舰项目的规划：在朱雀二号阶段，先跑通液氧甲烷燃料组合的火箭设计；在朱雀三号阶段，跑通多机并联、悬停回收、不锈钢箭体工艺以及发动机批生产流程，同时还并行开发了星舰级发动机。
可以说，现有朱雀系列火箭就是蓝箭航天国产星舰的前传。过去几年，蓝箭航天是把国产星舰项目的关键节点拆解，融入到了中型火箭项目，从而捋顺开发管理架构，平衡融资与市场节奏，是用小步快跑的方式追赶星舰进度。凡是过往，皆为序章。回顾过去几年朱雀系列火箭遇到的问题，也能看出目前蓝箭航天的管理特征。
朱雀二号失利的管理启示
朱雀二号早期型号由于上面级设计有问题，导致实际入轨效率偏低，后来做了改进，在去年年底的发射任务中优化了运力指标。今年8月，朱雀二号发射失利，蓝箭公布的排查结果，是二级执行回路驱动器的高功率450伏直流供电母线在低气压环境下出现电弧放电短路，导致控制执行机构故障。国内航天爱好者看到这条消息时，普遍猜测是供应商供货质量有问题，质检验收没查出来。但相关部件有严格的国军标测试流程，而且朱雀二号也不是头一回采购，零部件出质量问题的可能性反而偏小。合理推断还有一种可能，就是正负极接点的间距偏小，在插头虚接的情况下发生的放电，是个设计冗余不足问题。这些问题在过去计划式管理的航天项目中绝对是负面指标，但放在民营航天里，尤其是放在国产星舰这种超长周期项目里，反而是个非常正面的指标。这说明，蓝箭航天在确保不出现重大事故的前提下，将项目进度的优先级放在了成功率的前面。
其他航天企业如果拿不出用试错来推进迭代的魄力，意识不到项目进度才是星舰级火箭项目的头号管理问题，那绝对会把项目周期拖到天荒地老。
自建巨型星座
现在蓝焱20首次全系统试车，指标全面超越猛禽1，集成度低于猛禽2，差不多是猛禽1.5阶段。而且眼下蓝箭短期任务是完成朱雀三号的首飞与回收，国产星舰项目还有一系列前序研发工作要做，蓝焱20可能还要再等上两三年，才能装到试验箭上测试。但从蓝箭航天这两年的表现来看，国产星舰项目已经具备了一系列前置基础要素，蓝箭已经有潜力在未来与SpaceX一较高下。与SpaceX一样，光靠卫星市场支撑不起星舰这种体量的项目，蓝箭航天也要想办法给国产星舰提供需求，最直接的办法就是自建巨型星座。2017年，蓝箭航天成立了星座平台公司鸿擎科技。去年5月24日，鸿擎科技正式向国际电信联盟提交了鸿鹄三号巨型星座的预发信息，计划向160个轨道面发射1万颗卫星。
张小平离职风波
前面提到，在蓝箭负责发动机研发工作的总工是张小平，张小平正是2018年航天科技离职风波的当事人。2018年3月，张小平坚决从西安航天动力研究所离职。当时研究所搬出了保密法，要求张小平必须在所内非密岗位任职两年，完成脱密。张小平不予理睬，于是研究所提起劳动仲裁申请。研究所为了扣住张小平，说他的离职会影响到我国载人登月重大战略计划。张小平看完申请材料后觉得荒唐，直接将照片发到了朋友圈，引发舆论热议。这之后，研究所又赶紧发声明，说之前都是误会，是为了让张小平赶紧回所里脱密，所以才夸大了他的个人地位和作用。张小平在研究所里的职位是副主任设计师，只能算参与发动机研制，没有项目主导权。今年5月，张小平的老单位试车了140吨级液氧甲烷发动机，而且强调从研制到成功只用了7个月，用快迭代的方式做方案设计。
这款发动机是航科六院八年九机计划的一部分，属于货架储备产品，没有对应的火箭项目。张小平继续留在所里，也许能够加快百吨级液氧甲烷发动机的研发进度，但肯定没法像现在这样，让百吨级发动机直接装上试验箭试车，让更先进的蓝焱20试车。从结果上看，张小平跳槽的蓝箭，反而是加强了中国航天产业的实力。正如SpaceX的快速崛起，离不开NASA长期培养的技术人才，这道理放在国内也一样。好，本期节目到此结束，感谢各位收看，我们下期再见。
附录
信息来源
- 蓝焱20发动机：9月7日完成（首次）全系统试车，为200吨级全流量补燃（分级燃烧）循环液氧甲烷发动机，是国内第一个试车的同类发动机。来源：IT之家/新浪财经（2025-09-07）、蓝箭航天官网
- 全流量分级燃烧循环发动机谱系：苏联RD-270与NASA/美国空军集成动力验证器（IPD）均试车但未投入实用；Stoke Space“天顶”（Zenith）发动机2024年首次点火成功，设计推力超过10万磅（约45吨以上），与正文“海平面推力只有50吨”接近。来源：Wikipedia: RD-270、Wikipedia: Integrated Powerhead Demonstrator、Stoke Space官网
- 张小平2023年在《载人航天》期刊发表液氧甲烷发动机发展现状综述（含猛禽等全流量补燃循环发动机分析）。来源：中国载人航天官网
- 朱雀系列节点：2018年10月朱雀一号首飞失利；2023年7月朱雀二号遥二成为全球首枚入轨液氧甲烷火箭；2023年12月9日朱雀二号遥三完成“一箭三星”；2024年9月朱雀三号验证箭完成10公里级垂直起降回收。来源：蓝箭航天官网、中新网
- 2025年6月朱雀三号一级动力系统九机并联地面点火试验（9台天鹊-12A，总推力7542千牛）；2025年4月15日第100台天鹊系列液氧甲烷发动机下线。来源：蓝箭航天官网、科技日报、科技日报
- 朱雀二号改进型遥三失利原因（2025年8月发射）：二级执行回路驱动器高功率450V直流供电母线在火箭二级飞行的低气压环境下出现电弧放电短路，导致控制执行机构故障。来源：第一财经
- 鸿鹄三号星座：上海蓝箭鸿擎科技2024年5月向国际电信联盟提交预发信息（API），拟在160个轨道平面发射10000颗卫星。来源：东方财富、财联社
- 张小平2018年离职事件：研究所劳动仲裁材料称其离职“影响我国载人登月重大战略计划”，其离职前职务为（低温发动机）副主任设计师，属涉密人员需履行2年脱密义务，研究所其后发声明承认材料夸大了其地位与作用。来源：百度百科：张小平离职门、浙江新闻
- 140吨级重复使用液氧甲烷发动机（航天科技六院）：2025年4月26日首次整机试车成功，自2024年9月开始研制仅用7个月。来源：科技日报、中国日报
- 铂力特承担蓝箭航天“天鹊”发动机燃气发生器身部与燃烧室的金属3D打印。来源：铂力特官网
已核对
- 无误：RD-270为苏联动力机械科研生产联合体（格鲁什科主持）研制的全流量分级燃烧循环发动机，曾试车但未投入使用，与正文“苏联独立研发……没有投入实用”一致。（来源 RD）
- 正文有误，已订正：北京蓝箭鸿擎科技有限公司成立于2017年11月30日（企查查）；证券时报2024年5月报道称“鸿擎科技成立于2017年，其大股东为蓝箭航天”。正文“2021年”改为“2017年”（原PR追补commit）。（来源 stcn.com）
- 官方口径为“朱雀三号一级动力系统九机并联地面点火试验”（2025年6月，9台天鹊-12A，总推力7542千牛），口播“静态点火测试”为同义转述，无需改动。（来源 朱雀三号一级动力系统九机并联地面点火试验成功）
- 正文有误，已订正：猛禽全尺寸发动机首次静态点火试车公开记载为2019年（2015年底猎鹰9首次回收后的“第二年”即2016年并无整机试车记录）。正文“紧接着在第二年”改为“随后在2019年”（原PR追补commit）。（来源 维基百科）
- 属实：张小平2015年3月起任西安航天动力研究所低温推进剂发动机型号副主任设计师，口播表述简略但无误，无需改动。（来源 维基百科）
待核对
- 蓝焱20与猛禽2的对比参数（海平面比冲3219/3207米每秒、推力224/230吨、混合比3.6、室压26兆帕比猛禽2低4兆帕、节流范围120%）：口播称出自张小平2023年论文，未能检索到论文原文核对数值，请复核。
- “光靠卫星市场支撑不起星舰这种体量的项目”一处用词请对照原声复核。
- “蓝箭航天火箭发动机总工程师是张小平”：张小平在蓝箭航天的具体职务名称请复核（公开报道多表述为在蓝箭负责发动机研发工作）。
- “正负极接点的间距偏小”一处按口播语音与技术语境整理，请复核。
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