一年时间造出商用火箭 ——首个民企自研商业火箭成功之路

2018-05-17 17:39:17 来源: 中国科技网-科技日报 作者: 雍黎 傅毅飞

一年时间造出商用火箭

——首个民企自研商业火箭成功之路

本报记者 雍黎 傅毅飞

一群平均年龄仅有32岁的中国年轻科研团队,仅用1年的时间就实现了国内首枚民营自主研制的商业火箭首飞,他们是如何做到的?

核心技术自主研发提升效率

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,取得成功方面有很多,但通过高度自主研发提升了研制效率和核心竞争力是其中重要的一项。

通过高度自主研发,他们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。

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是φ315发动机,是国内首台商业固体火箭发动机。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。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,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。

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。

探索商业航天新型研发模式

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。

舒畅说,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,充分利用航天、航空、兵器等行业的基础设施,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。

在资金上,零壹空间改变以往靠国家投资的方式研发航天级产品,开创性地引入优势社会资本以及国有大型产业投资集团进入火箭研制领域,通过股权投资的方式分享利益,共同承担风险。自2015年在北京成立以来,三年时间里,零壹空间已经累计获得了三轮、总金额接近5亿元的融资。

两江新区下属企业两江航投集团出巨资支持零壹空间发展,通过引入围绕火箭技术为核心的技术创新业态,力图打造中国内陆地区高端产业新的增长极。重庆两江航投集团董事长方文杰表示,这种方式一方面,促进国家产业升级,减轻国家财政负担,引导社会资本方向;另一方面,各方资本的深度参与对商业航天的发展注入了新的力量和活力。

成立飞行联盟打造航天科技生态链

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。

本次首飞火箭上就集成了相关高校及科研院所的技术及产品,一方面验证了飞行联盟框架内多方合作模式的可行性,另一方面也构建起联盟成员强耦合共发展的多方关系。

据了解,飞行联盟是一个开放,创新,共享的平台,计划到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。

零壹空间未来目标是紧密联合高校及科研院所,围绕研究任务建立起一个从科研需求到飞行验证,从方案设计到成果固化的闭环式航天科技生态链,通过系列化的飞行试验,引领全国空天技术的发展方向,逐步提升国家空天领域基础科学的研究水平,快速推动前沿技术的工程应用。

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责任编辑:谈琳
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