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北京时间2023年4月2日16:48,搭载“爱太空科学号”遥感卫星的“天龙二号”遥一运载火箭,从酒泉发射场发射升空,顺利将卫星送入高度500千米的太阳同步轨道(SSO)。至此,“天龙二号”成为了中国商业航天企业第一型成功发射的液体运载火箭。
“天龙二号”运载火箭是北京天兵科技有限公司研制的中型三级液体运载火箭,一二级采用液氧/煤基航天煤油推进剂,三级采用四氧化二氮/一甲肼(NTO/MMH)推进剂。该箭长32.8米,芯一级、芯二级、整流罩直径均为3.35米,起飞质量153吨,起飞推力193吨,其近地轨道(LEO)运力为2吨,高度500千米太阳同步轨道(SSO)运力为1.5吨。
“天龙二号”首飞箭芯一级配备了来自航天科技集团六院的3台YF-102发动机,单台海平面推力620千牛(约63.3吨),海平面比冲不小于275.5秒,此后会换装7台天兵科技自研的“天火-11”发动机,单台海平面推力257千牛(约26.2吨),海平面比冲292秒,比冲更高将推动“天龙二号”LEO运力由2吨提升至4吨。
通过外观可以明显看出,“天龙二号”外形比较粗短,像一个“矮挫胖子”。“天龙二号”长细比(箭长/芯级最大直径)只有9.79,甚至比“胖五”“长征五号B”更小,后者长约53.66米,芯级直径5米,长细比10.73,“天龙二号”是我国现役长细比最小的大中型运载火箭。“长征六号”是我国现役长细比最小的运载火箭,其长29.287米,一级直径3.35米,长细比约8.74,但是该箭二三级直径仅有2.25米,芯级直径比(级段之间的直径比)较大。
天火-11发动机示意图
火箭长细比偏小会产生一些弊端,会造成贮箱柱段较短,使得球底在整个贮箱中的比重增加,通常贮箱箱底壁厚要大于柱段壁厚,因此长细比过小也会造成结构质量的增加,而且在小长细比的情况下,壳段的质量也会增加,进一步降低结构效率。对于“天龙二号”而言,受一级发动机“天火-11”体积、推力的约束,即发动机面推力的约束,如果大幅拉长箭体、增加推进剂储量,起飞推力就会不够,选择较小的长细比是权衡的结果。与此同时,由于“天龙二号”的长细比偏小,将来换装长版整流罩的影响就会有限,具备更强的任务适应性。
“天龙二号”对于我国商业航天企业的意义是重大的,标着商业航天队伍实现了从固体向液体运载火箭的跨越。在我国现役运载火箭当中,“天龙二号”外形有点像“长二丙”和“长二丁”,但后二者一二级更长,长细比明显更大。其实,“天龙二号”的外形最像“东风五”洲际导弹,后者全长32.6米,弹径3.35米,长细比9.73,起飞质量183吨。不过,不像的是“天龙二号”使用的主要是液氧煤油低温推进剂,“东风五”使用的是四氧化二氮/偏二甲肼常温推进剂,常温液体推进剂保存使用更方便,更适合需要快速反应的洲际导弹。
作者:大白高国