亚洲推力最强液氧甲烷火箭发动机！

预计在北京时间2023年7月12日下午，蓝箭航天“朱雀二号”遥二运载火箭将从酒泉发射场96号工位发射升空，执行该型火箭的第2次发射。7个月前，“朱雀二号”火箭于2022年12月14日执行该型火箭的首飞工作，同时也是世界液氧甲烷火箭的入轨首飞，由于二级游机故障导致与成功擦肩而过。

“朱雀二号”（Vermillion Bird-2/ZhuQue-2）为蓝箭航天研制的两级/三级中型低温液体运载火箭，主动力全部采用液氧甲烷推进剂。两级状态下，“朱雀二号”（ZQ-2）全长49.5米，芯级直径均为3.35米，起飞质量219吨，起飞推力268吨，其200千米近地轨道（LEO）运力4吨，500千米太阳同步轨道（SSO）运力2吨。三级状态下，“朱雀二号”（ZQ-2A）起飞质量225吨，200千米LEO运力达到6吨，500千米SSO运力达到4吨。

“朱雀二号”火箭主动力为“天鹊-12”（TQ-12）液氧甲烷发动机，其中芯一级配备了4台“天鹊-12”发动机、芯二级配备了1台真空版“天鹊-12”发动机。“天鹊-12”高3.6米，喷口直径1.5米，喷管扩张面积比40，混合比3.5，其地面状态海平面推力658.5千牛（约67吨），海平面比冲286秒，真空状态真空推力776.5千牛（约80吨），真空比冲350秒。“天鹊-12”是国内首台商业航天企业研制的大推力液氧甲烷发动机、国内首台作为工程型号的液氧甲烷可重复使用发动机，推力在液氧甲烷发动机当中位居世界第三、亚洲第一，排在美国太空探索技术公司（SpaceX）的“猛禽”发动机和蓝色起源公司（Blue Origin）的BE-4发动机之后，目前“猛禽”V2.0推力约为230吨，BE-4推力约为250吨。

相较于采用全流量补燃循环的“猛禽”发动机，采用燃气发生器循环的“天鹊-12”发动机的总体技术水平有明显差距，但也存在明显的优势。全流量补燃循环发动机代表了当前液体火箭发动机的最高水平，其比冲性能比燃气发生器循环高出约10%，推力较大，但系统复杂、压力是燃气发生器循环的数倍以及力、热环境非常复杂，研制过程具有难度大、周期长、投入多、成本高的特点，更适合如太空探索公司这类大型航天企业。相较而言，燃气发生器循环系统简单、压力低，对材料、工艺的要求较低，研制过程具有难度较低、周期较短、投入较少、成本较低、性能适中的特点，更适合蓝箭航天这类中小型航天企业。同时，燃气发生器循环发动机的力、热环境较好，便于实现重复使用。

作为商业航天企业，蓝箭航天的目标是将“朱雀二号”打造成可回收复用的运载火箭，为此，该公司研制了性能更优的改进型“天鹊-12”（TQ-12A）。TQ-12A在TQ-12基础上进行了设计优化及改进，推力提高9%、比冲提高40米/秒（即4秒）、质量减小100千克，并且已经完全具备回收复用能力。

在国内在研和在用液氧甲烷发动机当中，TQ-12整体处于先进水平，并在部分技术取得了国内乃至世界领先，比如其使用的液氧甲烷高效稳定燃烧技术，推力室燃烧效率达到0.985，燃烧室脉动压力低于 0.1 MPa，达到世界一流水平；大型喷管激光焊接技术，为国内首创，达到世界领先水平（最高水平）。一旦“朱雀二号”遥二成功发射，TQ-12就将成为世界首型实现成功入轨的大推力液氧甲烷发动机，这将是中国商业航天乃至中国航天的重要一步。

作者：大白高国