科学探索|国产液体火箭完成“蚱蜢跳” 深蓝航天“星云-M”垂直回收飞行试验成功国产液体火箭完成“蚱蜢跳”

利用回收复用运载火箭构建下一代空天往返运输系统，是人类开发宇宙空间资源和走向“深蓝”的关键之一。2021年7月，坐标陕西铜川深蓝航天试验基地，随着发动机轰鸣喷焰，深蓝航天“星云-M”1号试验火箭完成了首次垂直起飞和垂直降落(VTVL)自由飞行，即被称之为“蚱蜢跳”的运载火箭垂直回收飞行试验，试验任务取得圆满成功。
本次试验飞行创造了中国民营航天的多个第一：首次圆满完成由泵压式发动机作为主动力的液体火箭垂直起降；首次实现了液氧煤油发动机和火箭全系统的协调工作与实际飞行；首次由3D打印制造的火箭发动机完成真实飞行工况的考核；首次单台发动机试车、飞行重复使用累积超过10次，初步验证发动机工程化可重复使用的能力。
此次“星云-M”液体回收1号试验箭垂直回收飞行试验，实际飞行弹道最高点的相对高度近10米。火箭在起飞后按照预定轨迹飞行、爬升至预先设定的最高点后平稳下降，按预定姿态和速度约束飞行至预定着陆点，发动机按照高度和速度判据正常执行关机，箭体触地时刻纵向速度、俯仰/偏航姿态偏差满足预定要求，经着陆缓冲机构缓冲后，火箭实现平稳“软着陆” 。
火箭上安装的单台“雷霆-5”发动机，按照预设控制程序精准完成了上升段与下降段的实时推力调节，飞行过程中实际推力调节范围为60%~100% 。飞行全程箭体姿态稳定受控、着陆平稳；着陆后经全箭综合测试，各项技术指标正常，火箭及发动机状态良好，满足再次复飞的指标要求。
本次试验所用的“星云-M”1号试验箭，经历了三次地面静态点火测试，总计时间超过了130秒；所配套的“雷霆-5”型发动机，本次飞行前先后参加多次地面点火试车、全箭静态点火测试，同一台发动机的累计工作次数超过10次、累计工作时间超过500s，基本均为大范围变工况工作状态。
通过系列点火测试和飞行试验，有力地证明了火箭和发动机产品初步达到了可重复使用的预期设计目标，为工程化可重复使用的火箭和发动机产品积累了宝贵的研制经验和实际使用数据。
本次试验标志着深蓝航天“回收复用”火箭技术取得重大突破：成为国内第一家成功使用泵压式发动机完成液体火箭垂直回收飞行试验的公司，标志着中国液体火箭重复使用技术探索迈出了重要一步。

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深蓝航天在火箭垂直回收复用领域的多项关键技术，也在本次飞行试验中得到了充分验证，为继续开展更大规模的回收复用试验奠定了坚实的技术基础：
一：飞行过程中泵压发动机的大范围推力调节
发动机的大范围推力调节是液体火箭垂直回收的基础，在火箭垂直回收着陆的过程中，需要通过发动机的大范围推力调节来保证全箭下降和着陆过程中的过载要求，并将最终落地速度能控制在预设的范围之内。
对于泵压式发动机，实现大范围推力调节往往需要多个调节元件来实现，调节控制规律复杂，同时喷注器、涡轮泵等多个关键组件也需具备在不同的推力调节工况下可靠工作的能力。
“星云-M”液体回收试验箭使用的“雷霆-5”发动机为国内首型针栓式电动泵液氧煤油发动机，使用3D打印技术完成制造，真空推力50kN，通过电动泵可实现50%-110%推力调节，通过针栓式喷注器实现发动机不同工况的稳定工作。
本次飞行试验精确完成了多次发动机推力大范围调节，实现了对箭体上升和下降的控制，发动机全程工作正常，“雷霆-5”的推力大范围调节能力在经过多次地面静态点火的考核后，得到了实际飞行的验证。