【高见】蓝焱20试车，国产星舰“前传”

9月7日，蓝箭航天新一代火箭发动机蓝焱20顺利完成首次全系统试车。发动机推力对标星舰猛禽二，对中国航天产业来说，这次试车具有里程碑意义。过去几年，蓝箭航天将国产星舰项目做了技术拆解，融入到朱雀二号与三号当中。现在蓝焱20成功试车，意味着国产星舰项目的前序准备工作已经基本完成。

蓝焱20是人类历史上第五款试车的全流量分级燃烧循环发动机，是第二款星舰级发动机。前几次试车的分别是苏联独发RD270，NASA与美国空军实验室联合开发的集成动力验证器。这两款发动机都没有投入使用。最近十年，SpaceX开发了猛禽系列发动机，目前已经迭代到了第三版。此外，斯托克航天公司在去年试车了天顶发动机，不过这款发动机的海平面推力只有50吨，只能用在中小型火箭上。因此，目前全世界只有蓝箭航天与SpaceX造出了星舰级指标的发动机。

蓝箭航天火箭发动机总工程师是张小平。张小平在2023年论文中，系统分析了SpaceX猛禽发动机。并且他还透露，蓝箭航天早在2021年就启动了对标猛禽二的发动机论证研究，确定了技术参数。按照论文的数据，蓝焱20的海平面比冲3219米每秒，推力224吨。猛禽二的海平面比冲是3207米每秒，推力230吨。两款发动机的燃料组合相同，比冲与推力接近，而且混合比都是3.6，算下来这两款发动机的燃料消耗速度差不多。

但蓝焱20的燃烧室试压是26兆帕，比猛禽二低了四兆帕。这意味着蓝焱20为了实现与猛禽二同能水平的燃料流量，就要扩大燃烧室的出入口截面积。打个比方，这就好像是用更粗口径的低压水龙头来实现高压水箱的喷水量。喉部尺寸扩大也意味着燃烧室有潜力容纳更高的燃料流量。所以蓝焱20能够将节流范围扩大到120%，进行超频运转。能实现120%超频，意味着蓝焱20的阀门、管路也要有更大容量，管径尺寸也要扩大。相应的，正常功率范围内的工况会更温和，能延长发动机的使用寿命。但蓝焱20在超频状态下的人流量比猛禽二还要高出一大截，峰值状态下工况比猛禽二更苛刻。这意味着负责泵送燃料的预燃室涡轮泵，技术指标都要比猛禽二更高。

降低试压，扩大发动机喉部与管路，会导致发动机不够紧凑，喷管尺寸要比猛禽二更大，影响并联规模。同时，120%超频又要求各部件比猛禽二更强。用更强的部件实现更低的集成度，这看上去有些矛盾。唯一合理的解释就是蓝箭并不打算让发动机停留在猛禽二的水平，而是把这当作过渡信号，为下一代更强的发动机做技术储备。在蓝焱20完成技术可行性验证，跑通批生产质量一致性后，蓝箭航天也会像SpaceX迭代猛禽发动机一样，通过不断提高燃烧室试压来缩小发动机尺寸，提高集成度。

侧面消息也证实了这一点。根据铂力特公司去年年初的文章，蓝箭航天的天雀系列发动机，燃气发生器与燃烧室部件都使用了铂力特的激光金属3D打印设备。用3D打印方式生产发动机的部件，并不适合批量生产，但非常适合前期研发迭代测试。而且蓝箭是用3D打印技术制造了整个燃气发生器的身部。这说明蓝箭航天一直在用敏捷开发的管理方式来迭代发动机。这次试车的蓝焱20也一样。

在此基础上，回顾蓝箭航天过去几年的项目进度，就能发现蓝箭航天从一开始规划的火箭目标就是国产版星舰。国内商业火箭公司为了尽快向市场证明自己有火箭制造发射能力，通常会先开发一款固体火箭，从而减少零部件质量，降低体制内供应商协调成本。蓝箭航天最初也一样，朱雀一号就是固体火箭。蓝箭航天成立于2015年6月，当年年底SpaceX完成了猎鹰九首次回收，紧接着在第二年完成了猛禽发动机的首次试车。蓝箭航天敏锐意识到了液氧甲烷组合的优势，意识到了星舰项目的潜力。所以直接在液氧甲烷路线上规划了朱雀二号，跳过了国内技术更成熟的液氧煤油方案。2017年，蓝箭启动了液氧甲烷发动机论证研制工作，也就是现在的天雀系列。

2018年10月，固体火箭朱雀一号首飞失利。同时SpaceX在完成猎鹰重型首飞后，正式开启了星舰项目的迭代测试，在博卡奇卡建设星舰基地。蓝箭航天立刻终止了没有前途的固体火箭项目，全面转向开发液氧甲烷火箭朱雀二号。2023年7月，朱雀二号二飞成功，成为全球首枚入轨的液氧甲烷火箭。2023年底，朱雀二号三飞完成了一件三星任务。同一时间，蓝箭航天公布了朱雀三号计划，并且采用和星舰一样的不锈钢箭体。去年，朱雀三号验证件完成了10公里级的垂直起降回收。今年6月，朱雀三号完成了一级九机并联静点测试，同时天雀系列发动机也下线超过100台，初步跑通了发动机批量制造流程。

如果将朱雀三号当做一个独立的火箭产品来看，选择用不锈钢箭体，会降低运载效率，更适合选择用成熟的铝锂合金箭体来减重。由于朱雀三号选择了用不锈钢材料，增加了不少死重，所以要用更大的推力来对抗更大的起飞重量，从而使运载指标能够对齐猎鹰九。这两年国内也有其他商业航天公司宣称要用不锈钢造火箭，但大多是在蹭概念，有的甚至连第一款火箭还在PPT上，就宣称要搞塔架回收。现在蓝箭试车了蓝焱20，证明朱雀三号选择不锈钢箭体，放弃在单个型号上找局部最优，目的就是为了给接下来开发国产星舰铺路，是全局最优策略。

相比较于SpaceX，蓝箭航天是将朱雀二号与三号也纳入了国产星舰项目的规划。在朱雀二号阶段，先跑通液氧甲烷燃料组合的火箭设计。在朱雀三号阶段，跑通多级并联、悬停回收、不锈钢箭体工艺以及发动机批生产流程。同时还并行开发了星舰级发动机。可以说，现有朱雀系列火箭就是蓝箭航天国产星舰的前传。过去几年，蓝箭航天是把国产星舰项目的关键节点拆解融入到了中型火箭项目，从而捋顺开发管理架构，平衡融资与市场节奏，是用小步快跑的方式追赶星舰进度。凡是过往，皆为序章。

回顾过去几年朱雀系列火箭遇到的问题，也能看出目前蓝箭航天的管理特徵。朱雀二号早期型号由于上面级设计有问题，导致实际入轨效率偏低。后来做了改进，在去年年底的发射任务中优化了运力指标。今年8月，朱雀二号发射失利，蓝箭公布的排查结果是二级执行回路驱动器的高功率450伏直流供电母线，在低气压环境下出现电弧放电短路，导致控制执行机构故障。国内航天爱好者看到这条消息时，普遍猜测是供应商供货质量有问题，质检验收没查出来。但相关部件有严格的国军标测试流程，而且朱雀二号也不是头一回采购，零部件出质量问题的可能性反而偏小。合理推断还有一种可能，就是政府级接点的间距偏小，在插头虚接的情况下发生的放电，是设计冗余不足问题。

这些问题在过去计划式管理的航天项目中，绝对是负面指标，但放在民营航天里，尤其是放在国产星舰这种超长周期项目里，反而是个非常正面的指标。这说明蓝箭航天在确保不出现重大事故的前提下，将项目进度的优先级放在了成功率的前面。其他航天企业，如果拿不出用试错来推进迭代的魄力，意识不到项目进度才是星舰级火箭项目的头号管理问题，那绝对会把项目周期拖到天荒地老。

现在蓝焱20首次全系统试车，指标全面超越猛禽一，集成度低于猛禽二，差不多是猛禽1.5阶段。而且眼下蓝箭短期任务是完成朱雀三号的首飞与回收，国产星舰项目还有一系列前序研发工作要做。蓝焱20可能还要再等上两三年才能装到试验件上测试。但从蓝箭航天这两年的表现来看，国产星舰项目已经具备了一系列前置基础要素，蓝箭已经有潜力在未来与SpaceX一较高下。与SpaceX一样，光靠外部市场支撑不起星舰这种体量的项目。蓝箭航天也要想办法给国产星舰提供需求，最直接的办法就是自建巨型星座。2021年，蓝箭航天成立了星座平台公司红擎科技。去年5月24日，红擎科技正式向国际电信联盟提交了鸿鹄三巨型星座的预发信息，计划在160个轨道面发射一万颗卫星。

前面提到，在蓝箭负责发动机研发工作的总工是张小平。张小平正是2018年航天科技离职风波的当事人。2018年3月，张小平坚决从西安航天动力研究所离职。当时研究所搬出了保密法，要求张小平必须在所内非密岗位任职两年完成脱密。张小平不予理睬，于是研究所提起劳动仲裁申请。研究所为了扣住张小平，说他的离职会影响到我国载人登月重大战略计划。张小平看完申请材料后觉得荒唐，直接将照片发到了朋友圈，引发舆论热议。这之后，研究所又赶紧发声明，说之前都是误会，是为了让张小平赶紧回所里脱密，所以才夸大了他的个人地位和作用。张小平在研究所里的职位是副主任，只能算参与发动机研制，没有项目主导权。

今年5月，张小平的老单位试车了140吨级液氧甲烷发动机，而且强调从研制到成功只用了七个月，用快迭代的方式做方案设计。这款发动机是航科六院8年9级计划的一部分，属于货架储备产品，没有对应的火箭项目。张小平继续留在所里，也许能够加快百吨级液氧甲烷发动机的研发进度，但肯定没法像现在这样，让百吨级发动机直接装上试验件测试，让更先进的蓝焱20试车。从结果上看，张小平跳槽的蓝箭反而是加强了中国航天产业的实力。正如SpaceX的快速崛起离不开NASA长期培养的技术人才，这道理放在国内也一样。

好，本期节目到此结束，感谢各位收看，我们下期再见。