中国首枚民营自研商业火箭“重庆两江之星”首飞成功

发布时间:2018-05-17 08:02:39 来源

上游慢新闻—重庆晚报记者 吴娟  零壹空间 重庆日报 /供图


今(17)日上午7:33分,中国首枚民营自研火箭——“重庆两江之星”在中国西北某基地成功点火升空, 7:38分落入预定区域。

首飞成功具有重大里程碑意义

“重庆两江之星”为零壹空间OS-X系列的首型火箭。该火箭长度9m,总重7200kg,全程大气层内飞行,最大高度约38.7km,最大速度超过5.7倍音速,飞行时间306s,飞行距离273km。零壹空间自主掌握固体火箭发动机技术,发动机推力达到350kN,能够为客户载荷实现0~20马赫的飞行速度,可根据用户的需求进行定制化设计,满足飞行试验所需的各类复杂飞行弹道。  


这是中国航天史上具有重大里程碑意义的时刻,不但是中国军民融合的创新典范,而且开创了中国商业航天历史上的发展奇迹和崭新起点。一群平均年龄仅有32岁的中国年轻科研团队,依托三轮融资的市场化力量,以及重庆两江新区航空航天产业发展的创新环境,成功实现了中国首枚民营自研商用亚轨道火箭首飞。








从立项到首飞只用了一年

零壹公司CEO舒畅表示,OS-X系列火箭从公司内部立项到完成首飞,仅用了一年时间,如此“快”的速度主要得益于公司对商业航天新型研发模式的探索。这种探索主要体现在如下几个方面:

低成本设计理念决定商业模式。公司在国家航天技术和工业基础上,从立项初期就确立成本目标,大胆引入新方案和新技术,引入新方法和新工艺,不遗余力建设充分竞争的市场化供应链体系,形成了低成本的设计方案和实现方案,在商业航天的新征程上迈出重要而坚实的一步。

高度自主研发提升研制效率和核心竞争力。公司建立了从总体到总装的完整队伍,将总体、分系统、核心产品的设计、生产、试验、装配都掌握在自己手中,减少外部协调,实现效率最大化。零壹空间自主掌握发动机技术和控制系统技术,与火箭总体需求与计划高效配合、互相促进,9个月完成发动机研制,6个月完成控制系统研制,1年之内实现火箭首飞,并且还有极大的技术、成本提升空间。

扁平化研制架构形成高效机制。公司改变传统上各研发部门分散式设计模式,减少研发部门的层级关系和接口,形成以“去行政化和设计为主”的扁平化设计构架,从而充分运用“快速迭代”的互联网思维,一切通过总体,一切以客户为中心。

高度集成化产品创造极大效益。火箭电气系统采用高度集成一体化设计,核心单机综控机将全箭10个单机产品集成为1个单机,大大降低系统规模,减少设计与试验的迭代环节,使电气系统综合匹配试验由传统的半年缩短为1个月,将“摩尔定律”的功效在航天领域得以充分发挥。

社会化资源整合拓展研制途径。零壹空间充分利用我国工业资源,打破了军工集团之间的壁垒,研发合作和技术服务横跨多个军工集团旗下院所,同时不断广泛吸纳优质民营企业进入该领域,生产试验充分利用各行各业生产与试验设施,进行社会化资源整合,一年内完成了火箭6大系统18项大型地面试验,实现了商业化、社会化的资源整合模式,是“军转民”,“民参军”领域的一支代表性力量。

火箭基地在重庆动工,一期年底投用
   
随着“重庆两江之星”号火箭发射成功,零壹空间在两江新区布局的火箭基地,也于近日正式动工。

上游慢新闻—重庆晚报记者从两江新区获悉,该项目位于航空产业园零壹空间研发制造基地,占地100亩,初期投资2.5亿元,将建设研发中心、数字化智能制造总装中心、测试中心、飞行器控制与仿真中心和专用实验室等,建成达产后年产值15亿元人民币,为重庆航空航天产业迎来了崭新的一页。
   

零壹火箭项目基地一期50亩现已正式开工建设,预计2018年底正式投用,届时将形成年产30发运载火箭总装测试及试验能力。零壹空间是国内首家拥有完整的火箭研发、设计、生产、总装等自主知识产权的民营企业,即将成为国内首家完成自研火箭发射的民营企业,并通过首飞活动提升两江新区商业航天产业影响力。
    
“可以说,重庆已初步具备支撑航空航天产业的基础。”重庆两江航空产业投资集团有限公司负责人说。
   
未来两江新区将形成完整航空航天产业集群

在两江新区航空产业园内,落户仅两年的重庆亿飞智联科技有限公司,就已经研发出了7款无人机并推向市场。近日,公司研制的复合翼无人机也首飞成功,其高达30千克的载重能力填补了国内这一领域的空白。这款无人机预计上市后,将会在海事巡航、城市应急、森林防火等领域崭露头角。

同时,两江新区的飞行员培训业务也开展得有声有色。作为西南地区第二个拥有直升机飞行员培训资质的城市,重庆直升机飞行员的累计培训时长已突破6000小时。

并且,两江航投集团已引入渝翔航空和华夏航空两家航空飞行培训中心落户两江新区,民航从业人员在重庆就可以进行训练,大大降低航空公司在培训上的经济成本和飞行员的时间成本,充分提高培训效率。2017年,两江新区航空在役飞行员训练异军突起,渝翔、华夏两家飞行培训中心培训近9000人次,18000飞行小时数。
   
而这次零壹空间火箭成功研发,将两江新区的航空航天产业提升到了一个新高度。至此,两江新区在通用航空、运输航空和航空航天三大领域都已完成布局,从而形成了一个完整的产业集群。
   
重庆两江航空产业投资集团有限公司董事长方文杰表示,未来,两江新区在航空航天产业以学促产、以产强学,形成一个产学研用相结合的产业发展模式。


揭秘自主研制的发动机和控制系统
 
这枚火箭,不仅是X系列的首飞箭,更是国内首枚民营自主研制的商业火箭,换句话说,这枚火箭的核心技术均由零壹空间自己掌握。
 
自主研制φ315火箭发动机
 
发动机的运载火箭的“动力”,也是核心技术之一,零壹空间研制的,则是φ315发动机。

据介绍,φ315发动机是国家军标规定的标准试验发动机之一,在固体发动机研制过程中主要用于考核全尺寸发动机的推进剂性能,包括比冲、推力、燃速等指标,用于指导全尺寸发动机性能预示,是全尺寸发动机试验前的一项重要试验。

“燃气舵是固体火箭常用的控制结构,是固体火箭结构设计的关键技术。”零壹空间研发人员表示。据了解,燃气舵需要长时间工作在2000摄氏度高温的高压燃气流中,工作过程中伴随着舵面烧蚀和偏转,其中舵面材料选择、舵外形设计、防隔热设计、热密封设计、热匹配设计、耐高温传动系统设计和舵面控制力计算是燃气舵设计的核心技术。

同时,记者还了解到,零壹空间在本次试验过程中同时搭载测试了公司自主研发设计的燃气舵及其测力系统。  
  
燃气舵测力系统用于测量燃气舵在发动机燃气流中所受力和力矩,测量结果用于修正控制力分析算法和控制系统设计,是燃气舵试验的核心技术,目前国内仅有少数单位具有该测试能力,且成本巨大。零壹空间完全自主研发的测力系统,在试验中成功获取了舵面的受力和力矩数据,解决了解耦测量等一系列难题,为公司节省了数百万元的研发成本。
 
中控系统缩减至传统产品的十分之一
 
如果发动机是火箭的“双腿”,那控制系统,则是火箭的“大脑”。

零壹空间的控制系统,不仅是其自主研制,而是在技术层面上有了很大的创新。据了解,零壹空间火箭所使用的一体化综合综控机的重量仅有1.8公斤,相较以往产品缩减至十分之一,极大地优化了电气系统设计、节约了系统成本。
 
“如此一来,我们可以整体减少火箭上的设备和规模,从而提升运力。”零壹空间技术团队相关负责人如此表示。
 
零壹空间市场部负责人介绍,该一体化综控机可广泛应用于军用、民用无人机、低成本火箭等航空航天飞行器。
 
打造首个商业化飞行试验平台
 
除了技术,零壹空间还尝试在更大的领域进行创新,OS-X系列火箭应运而生。

据介绍,这是OS-X系列火箭是国内首个商业化飞行试验平台,主要用于满足客户的飞行试验需要。
 
据了解,目前,飞行试验正成为空天关键技术研究的重要手段,在世界范围内,类似HiFire计划、HIAD等计划,都需要飞行试验。在国外,已有能够用于亚轨道研究和高超声速飞行试验的平台。比如美国的GOLauncher-1,据称,这是世界首个商用高超声速试验平台,并具备出本运营能力。

“在国内,很多客户也是有飞行试验需求的,但是国内却没有这样的平台。”零壹空间相关负责人表示,市场也是决定他们打造这一平台的原因。

记者了解到,X系列能够满足微重力试验、探空、再入试验、高速技术验证、发动机性能测试、飞行器性能验证、其他定制需求试验等多项服务需求,且具备专业服务团队和快速迭代优化设计,低成本平台实现等特点。

目前,该平台飞行服务参数为:微重力时间600s、试验高度窗口10km-1000km、近空间试验速度窗口达Ma15、再入速度可达Ma20、遥测带宽10Mbps、数据储存器容量达1T、主载荷重量可达2000kg、提供一级/多级运载器等。

同时,据零壹空间总裁马超介绍,本次“重庆两江之星”首飞中,零壹进行了国内首次“减阻杆”、“低成本能源”、“箭上无线通讯”等创新技术的研究,为简化火箭系统设计、降低研制成本打下了坚实基础:以箭上无线通讯技术为例,将火箭从“有线网络”带入“无线WIFI”的新时代,该项技术可以减少箭上电气系统设备50%的重量,节约箭上电气设备30%的成本,缩短箭上电气系统60%的设计周期。

值得一提的是,基于成熟技术自主研发了OS-X系列化飞行试验平台,零壹空间会联合北航、南航、西工大、哈工大等10余所国内传统航空航天优势高校共同成立了飞行联盟,致力于通过低成本,高频次,组合式飞行试验,降低技术验证的经费门槛,加速空天技术的有效转化,从而丰富国家在空天领域的成熟技术储备。

飞行联盟是一个开放,创新,共享的平台,到2020年将实现“三个一百”,联盟成员单位达到一百家,X系列平台每年完成一百个科研任务,单发飞行试验里单项技术验证经费在一百万以内。
 
责编 邓姣 欧鸿 视频编辑 王善昆 总值班 严艺菲

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