力箭二號火箭首飛成功，首次發射即服務于國家重大航天工程

3月30日19時00分，中科宇航力箭二號遙一運載火箭在東風商業航天創新試驗區成功發射，將新征程01衛星、新征程02衛星和天視衛星01星精準送入預定軌道，發射任務取得圓滿成功，首飛任務服務于國家重大戰略和重大工程建設。

此次任務是力箭二號運載火箭（PR-2）的首次飛行，也是力箭系列運載火箭第12次發射，標志著力箭家族在大運力、低成本、高頻次上再創新高。據悉，作為我國未來大規模星座組網和低成本貨運任務的主力運載火箭，力箭二號將支撐低成本貨運、低軌衛星星座部署及碳星等各類科學實驗衛星發射任務。

力箭二號總指揮楊浩亮表示，力箭二號運載火箭首飛即服務國家重大航天工程，本身就是我國新一代天地貨物運輸體系建設中的一個重要信號。“我認為這是中國在空間貨物運輸能力布局上，不再局限于單一型號、單一路徑，而是開始形成由多型運載工具共同支撐、相互備份、靈活調配的體系化格局，”楊浩亮說，“這種體系化能力，對于保障空間站長期穩定運行、提升貨物運輸的安全性與可靠性，具有基礎性意義。”

首飛驗證三大關鍵技術

據了解，力箭二號是我國首款“通用助推器核心”（Common Booster Core, CBC）構型的運載火箭，火箭通用芯級直徑3.35米，首飛狀態整流罩直徑4.2米，總長53米，起飛重量625噸，起飛推力753噸，500公里太陽同步軌道運載能力8噸，200公里近地軌道運載能力12噸，具有運載能力大、可靠性高、可制造性強和可重復使用等優勢。

此次首飛任務主要驗證了火箭的三大關鍵技術，包括CBC構型應用技術、大直徑光圓筒貯箱結構設計與制造工藝技術、大型整流罩平拋分離技術。

力箭二號火箭的一大特點是采用了CBC構型。力箭二號副總師廉潔介紹說，火箭各子級的直徑都是3.35米，各安裝了3臺發動機，一級共有9臺發動機。芯一級和助推器采用相同的3.35米構型，貯箱、箱間段等各部段設計相似，能夠在滾動備份的情況下實現互換互用，“3.35米也是航天行業的典型尺寸，適合規?；笊a，供應鏈周期、良品率以及成本大幅下降?！绷疂嵳f。

據悉，作為國內首個CBC構型火箭，科研人員在研制過程中攻克了大捆綁載荷結構設計技術，適應捆綁載荷超過國內現有液體火箭50%以上，突破了模態辨識和試驗技術，通過耦合模態精細化仿真分析，實現了模態仿真預示與模態試驗結果偏差小于4.6%，為火箭高可靠飛行穩定控制，后續可自然拓展到4助推，形成千噸級運載火箭，實現大運力需求。

由于采用通用化、組合化、模塊化設計的先進理念，火箭各主要部分設計為獨立模塊，實現了不同模塊的高效復用與靈活組合，好處是可以像“搭積木一樣造火箭”，力箭二號運載火箭可實現支持0/2/4個捆綁構型，即光桿或捆綁2/4個液體助推器的靈活配置，全面覆蓋了 2 噸到 20 噸近地軌道運力區間。

由于運力大幅提升，力箭二號滿足國網星座、千帆星座等大規模低軌星座建設，空間站低成本貨物運輸，以全球碳平衡監測、太陽輻射帶探測為代表的空間科學衛星及深空探測載荷等低成本、大規模實用發射需求。此外，力箭二號火箭還可與中科宇航自主研制的力巡一號上面級（PV-1）組合，進一步大幅擴展火箭可覆蓋的軌道，滿足地球同步軌道、地球同步轉移軌道、地球轉移軌道等中高軌多星異軌部署需求。

“先進的設計理念和構型讓力箭二號運載火箭研制費用較傳統火箭大幅降低。研制一型，拓展三型的研發模式做到了設計共用、模塊共用、試驗共用、供應鏈與生產線共用、總裝廠房共用、技術區廠房共用、發射工位共用，通過快速拓展能力，大幅縮短多型火箭研發周期、降低研發費用。”廉潔表示。

此次發射驗證的第二個關鍵技術是大直徑光圓筒貯箱結構設計與制造工藝技術。為了滿足低成本、高頻次需求，力箭二號一二級貯箱筒段均采用了光筒結構形式，相對于傳統網格加筋結構形式，大幅降低了加工制造成本、縮短了生產齊套周期。通過建立精確的光筒貯箱結構分析計算模型，在不低于0.92的結構系數下，實現了我國軸壓最大的光筒貯箱，為后續型號研制提供了試驗數據和計算方法支撐，也為實現低成本、高頻次貯箱產品批量化生產制造提供了技術支撐。

大型整流罩平拋分離技術是驗證的第三個關鍵技術。力箭二號為提供更好的衛星包絡空間，整流罩分離采用了平拋分離技術，使用3套獨立的氣瓶+冷氣推沖裝置作為分離能源，實現了分離速度大于5米/秒?？蒲腥藛T介紹說，較傳統旋拋分離方案整流罩內部可用空間更大、可靠性更高，對我國航天型號大直徑整流罩采用平拋分離方式提供了有力技術支撐。

后續規劃將采用集束式回收方案

可重復使用火箭技術是當下新一代液體火箭的重要發展趨勢。據了解，力箭二號后續規劃也將采用可重復使用技術，以進一步降低發射成本。值得一提的是，火箭采用的是集束式回收方案，即一子級和助推器捆綁在一起，作為一個整體一起回收，而不是一子級和助推器分離后分別回收。

為了實現可重復使用，力箭二號運載火箭后續將換裝自研的力擎二號可重復使用發動機，在力箭二號的一子級增加兩個助推器形成力箭二號重型火箭，兩型火箭創新地采用通用芯級捆綁的集束式回收方案。

“這種回收方式具有氣動操縱性更好、著陸沖擊更低、動力冗余能力更強、運載能力損失更少等技術優勢，3.35米成熟模塊組合具備短周期實現規模化生產的條件，可快速形成千噸級起飛推力，既符合現有航天工業體系能力，又能高效補齊大運力運載短板，”廉潔說，“而且一子級多捆綁模塊全部回收的設計，使回收部分在全箭占比更高，返回用設備進一步精簡，更高效地攤薄全箭發射成本，為規?；亲渴鹛峁└鼜娭巍！?/p>

就在本月上旬，110噸級力擎二號針栓式液氧煤油發動機再次圓滿完成200秒長程試車，這是該型可回收火箭發動機研制的關鍵節點，全面考核了長時工作可靠性。力擎二號采用針栓式設計，在技術上實現多項創新，所有閥門主密封均采用金屬密封技術，并通過調節閥與開關閥集成設計，實現推力自適應調節，有效減少組合件數量、降低發動機重量。

楊浩亮表示，目前力箭二號運載火箭不回收狀態下單次發射成本與SpaceX公司的獵鷹9號運載火箭回收狀態下單次發射成本基本相當，力箭二號后續實現回收后成本還有望下降至SpaceX的一半。

在實現路徑上，中科宇航將通過力鴻系列飛行器先行驗證回收技術，積累回收數據、降低研制風險，再將回收技術遷移至中大型運載火箭上，采用通用芯級捆綁與集束式回收方案，實現入軌級大運力火箭回收的目標。今年1月，力鴻一號首飛完整驗證了再入大氣層減速回收、箭體精確落點控制等核心技術，并計劃于今年進行力鴻二號百公里級的回收試驗。