本報記者 付毅飛

       我國商業(yè)火箭公司翎客航天4月2日宣稱，其研制的RLV-T5可回收火箭，于3月27日完成首次低空飛行回收試驗。

       據(jù)介紹，在位于山東龍口的試驗場里，該火箭在六級大風(fēng)中飛行至20米高，懸停近10秒，之后垂直下降，落在著陸場中心。

       說起火箭垂直回收，一定有很多人第一時間想到美國SpaceX公司的獵鷹九號。當(dāng)然，獵鷹九號的成功并非一蹴而就。從2012年9月開始，SpaceX公司多次發(fā)射“蚱蜢火箭”開展試驗，最初飛行高度僅2米，一年后則達(dá)到744米，對獵鷹九號回收技術(shù)進(jìn)行了驗證。

       與“蚱蜢”相比，“RLV-T5”的技術(shù)含量如何？翎客航天技術(shù)總監(jiān)楚龍飛向科技日報記者表示，目前的RLV-T5火箭與蚱蜢火箭還差得很遠(yuǎn)?！爸辽購膰嵨簧险f，蚱蜢火箭達(dá)到幾十噸量級，我們才1.5噸，僅有它的幾十分之一。”他說。

       但RLV-T5火箭有自己的特點，例如其核心控制算法具備一定創(chuàng)新性。楚龍飛說，火箭在回收過程中，每秒要消耗幾十公斤推進(jìn)劑，質(zhì)量在隨時變化，要想保持穩(wěn)定，發(fā)動機的矢量推力、噴口擺動都需要高頻運算，大約每秒要運算200次。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)理念過去大多用于寫論文、做研究，很少用于工程，而翎客航天將其用在了火箭上。經(jīng)過多次飛行試驗表明，該技術(shù)與其他火箭普遍采用的PID控制相比，在控制效果、抗干擾能力、參數(shù)調(diào)節(jié)設(shè)計、故障應(yīng)對等方面均有優(yōu)勢。

       如果說發(fā)動機等硬件更新迭代需要重新研制，控制算法軟件則有更強適應(yīng)性?！敖?jīng)過前期仿真、測試后，我們已經(jīng)把這種算法打包成模塊，將來通過不斷調(diào)整優(yōu)化，將在后續(xù)型號上傳承?！背堬w說。

       RLV-T5火箭的未來使命，是開展公里級的回收技術(shù)驗證。楚龍飛表示，從數(shù)十米到1公里，技術(shù)跨越并不大，因為火箭是先自由下落，接近地面再點火反推減速；但距離真正的運載火箭一子級回收，卻隔著多個技術(shù)坎。他說，運載火箭的一子級不會入軌，回收難度與亞軌道火箭相當(dāng)，但其高度達(dá)到數(shù)十公里，速度也有4倍音速左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出公里級回收試驗范圍，由此帶來的許多技術(shù)尚待攻克或驗證。

       例如火箭一級在自由下落階段，雖然發(fā)動機沒有點火，但需要借助其頂部的柵格舵實施氣動減速和調(diào)姿，這項技術(shù)要在高空高速條件下試驗。又如發(fā)動機下落時一直保持噴管向下的姿態(tài)，空氣不斷灌入噴管，要保證發(fā)動機能按指令啟動，需要攻克高空超聲速點火相關(guān)技術(shù)。

       雖然前路漫漫，翎客航天通過此前的試驗也取得了一定的技術(shù)儲備。2018年1月，該公司的RLV-T3火箭實現(xiàn)了低空回收及平移，2019年1月，RLV-T5火箭完成首次懸停飛行試驗，此項試驗后來又開展多次，積累了數(shù)據(jù)?！皬腞LV-T3到T5，實現(xiàn)了從單臺發(fā)動機到多臺發(fā)動機并聯(lián)的提升?！背堬w說。

       獵鷹九號火箭一級有9臺發(fā)動機，而RLV-T5火箭采用5臺發(fā)動機呈“十”字布局的構(gòu)型。多臺發(fā)動機并聯(lián)會帶來一些共性問題，例如推力不對稱或點火時序不同步，火箭就可能歪倒。楚龍飛介紹，此前的懸停試驗中驗證了各種嚴(yán)酷情況，即使在4個方向上的某一臺發(fā)動機關(guān)閉，依靠中心發(fā)動機的偏轉(zhuǎn)、調(diào)流，也能控制火箭平穩(wěn)降落。

       目前，翎客航天正在開展小型可回收運載火箭新航線一號的研制，計劃在2021年前后首飛。相比RLV-T5火箭，新航線一號會采用推力更大的發(fā)動機，但將傳承目前的控制算法及發(fā)動機布局等。

       不過，掌握回收技術(shù)只是火箭重復(fù)使用的前提，發(fā)動機復(fù)用次數(shù)、檢測維修費用都將影響到最終成本。記者了解到，從美國航天飛機到獵鷹九號火箭，均提出過發(fā)動機復(fù)用次數(shù)指標(biāo)；正在開展重復(fù)使用火箭及航天器研究的中國航天科技集團，也在對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行探索。而楚龍飛坦陳，翎客航天尚未刻意強調(diào)這一問題，下一步將探索的模式，也會跟傳統(tǒng)方式不同。

       他表示，RLV-T5火箭發(fā)動機用的是液氧乙醇推進(jìn)劑，不存在積炭問題，無需維護(hù)就能多次點火。該公司未來火箭的發(fā)動機將采用甲烷燃料，相比液氧煤油，積碳問題也會好很多，其通過簡單維護(hù)、清洗，具備一定重復(fù)使用能力。“我們不會坐等標(biāo)準(zhǔn)定下來再行動，而會在有一定把握的前提下，冒一些風(fēng)險進(jìn)行探索。例如每次回收后評估火箭情況，決定是否繼續(xù)使用。SpaceX其實也是這樣?！背堬w說，“通過這種走一步看一步的過程積累數(shù)據(jù)，發(fā)動機工況的界限會逐漸清晰，我們就能據(jù)此優(yōu)化流程?！?/p>