3D打印|配备世界第一型3D打印、电动泵发动机，世界唯一可复用的小型火箭近地轨道

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

【3D打印|配备世界第一型3D打印、电动泵发动机，世界唯一可复用的小型火箭】

2022年7月12日至7月22日， “电子号”运载火箭将在10天时间里先后执行来自美国国家侦察局（NRO）的NROL-162的任务和NROL-199任务，这是自6月28日执行CAPSTONE月球探测器任务后， “电子号”本年度的又一次高光时刻。小小火箭被委以重任，看来， “电子”虽小，并不简单！

执行CAPSTONE任务的“电子号”火箭
小火箭高效率“电子号”由总部位于加州的火箭实验室研制，为两级液体运载火箭，采用液氧煤油推进剂。该火箭芯一级直径1.2米，配备9台海平面卢瑟福（Sea-level Rutherford）液氧煤油发动机，单台推力约2.15吨，峰值推力2.54吨，海平面比冲311秒；芯二级直径也是1.2米，配备1台真空卢瑟福（Vacuum Rutherford），单台推力约2.63吨，真空比冲343秒；在执行近地轨道一箭多星、中高轨任务时，还可配置“光子号”（Photon）上面级。

“光子号”上面级
“电子号”火箭全长18米，起飞质量13吨，起飞推力190千牛 (19.4吨) ，起飞峰值推力达到224 千牛(约22.9吨) ，推重比约1.5 ，其近地轨道运力300千克，对应运载系数约2.3% 。作为小型火箭， “电子号”近地轨道运载系数达到2.3%已属优秀，其中很重要的原因在于“卢瑟福”发动机拥有不错的推进效率，海平面比冲311秒、真空比冲343秒，在液氧煤油发动机当中已经处于中等偏上的水平。

世界上第一型3D打印、电动泵驱动的火箭发动机“电子号”火箭虽然小，但是新。其芯级火箭配备的主发动机“卢瑟福” ，是世界第一型3D打印的电动泵驱动火箭发动机。采用3D打印的优点在于生产速度快、成本低，能够大批量快速生产。与传统其他循环方式的泵压式火箭发动机相比，电动泵压式液体火箭发动机具有结构简单可靠、研发周期短、制造成本低，推力调节灵活等优点。通过采用3D打印加电动泵驱动， “卢瑟福”为“电子号”提升了生产效率，降低了生产成本。

“卢瑟福”发动机示意图
世界唯一可重复使用的小型运载火箭运载火箭可重复使用技术由来已久，在实际应用方面， “猎鹰”火箭是世界上第一型可重复使用运载火箭。由于配备了电动泵， “电子号”火箭芯一级使用的“卢瑟福”发动机可灵活调节推力，为火箭的回收复用提供了关键的技术支撑。不同于“猎鹰”火箭采用的自主垂直降落回收， “电子号”火箭采用了直升机吊挂回收的方式进行芯一级的回收。执行完任务的芯一级要在约13千米高度上打开减速伞，然后再在约6千米的高空展开主伞，经过降落伞将芯一级下落速度降到约36千米/小时，而后候命的直升机用装在一根长杆末端的钩子钩住伞绳，把火箭送到一艘回收船上，由后者运回岸上。在现役运载火箭当中， “电子号”是世界第二型可复用运载火箭，也是世界唯一可复用的小型运载火箭。