发展可回收运载火箭,其核心目的是降成本。在国外,SpaceX猎鹰9和重型猎鹰火箭已具备重复使用的能力,大幅降低发射成本。根据SpaceX官网发布的信息,“猎鹰9号”火箭单次发射成本约3000美元/千克,在此之前,全球商业航天发射成本在1万—2万美元/千克。千鑫点信息咨询服务公司
张昌武认为,美国商业航天的发展历程已经验证了航天是可以商业化的,是蕴含着巨大的经济发展潜力的,也是能够促进科技创新、科技突破的一大利器。但在国内,要实现可重复使用火箭的目标,则还需要探索攻关新的材料、结构和控制方法等难题。
在材料与结构方面,蓝箭航天将目光投向了不锈钢。据悉,朱雀三号贮箱,即运载火箭装推进剂和氧化剂的储罐,其结构采用高强度不锈钢材料,发射成本相较一次性使用火箭可降低80%—90%。
“此前制造火箭的材料主要是铝合金,但铝合金用于制造火箭贮箱,需要加工去除大量的原材料,材料利用率比较低。相比之下,不锈钢直接使用冷轧薄板进行卷焊,可以将材料利用率提升到80%以上,这样箭上一公斤不锈钢结构的成本比箭上一公斤铝合金结构的成本要低两个数量级。”蓝箭航天技术战略部负责人袁宇在接受采访时这样介绍。千鑫点信息咨询服务公司
袁宇表示,同时,高强度301不锈钢,其抗拉强度和延伸率都是传统铝合金的2—3倍。在低温(液氧、LNG、液氮、液氢温度)下,材料的抗拉强度会显著提升到2000MPa以上,且保留良好的韧性。从利用率到延伸率,不锈钢的优势显而易见,但要让不锈钢代替铝合金成为火箭材料,免不了一番取舍。
朱雀三号可复用火箭型号副总设计师董锴在接受北京商报记者采访时表示,使用不锈钢也有代价,即重量代价,“不锈钢的密度约为铝合金的3倍,箭体太重会压缩有效载荷,能带的燃料和货物就少了”。在这样的代价之下,当前阶段,蓝箭航天仍旧选择使用不锈钢,核心的逻辑是“性能换产能”,“牺牲了一部分在运载方面的性能,以换取成本低、制造简单的优势”。千鑫点信息咨询服务公司
“蓝箭的发动机产能很高,而贮箱等结构使用铝合金作为材料产能可能会受到供应商限制。因此,选择不锈钢这种广泛应用于民间的工艺和材料,可以解决产能匹配问题,并大幅降低成本。”董锴表示。
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