文/星动无极

天龙三号遥一首飞失利5个多月后,故障原因正式公布。

星动无极9月11日最新消息:近日,天兵科技组织召开天龙三号遥一运载火箭飞行故障归零评审会。专家组认为,问题定位准确、机理清楚,故障已经完成复现,改进措施经过验证,可以归零。

按照天兵科技披露的信息,问题出现在火箭一级底部。

飞行过程中,排放的液氧被气流重新抽吸到火箭底部,与一级发动机涡轮排出的高温废气接触后发生二次燃烧。持续的高温导致底部防热裙连接结构烧蚀、变形,高温燃气随后进入一级尾舱并引发起火,最终导致火箭飞行异常。

这条故障链,也解释了天龙三号首飞时一个容易被忽略的现象:火箭在很长一段时间内仍在继续飞行。

4月3日12时17分19秒,天龙三号遥一从东风商业航天创新试验区起飞。110秒,火箭经过最大动压区;177.2秒,一级完成全部飞行时序动作;182.2秒,一二级正常分离;185.9秒,二级发动机正常点火。

直到189.5秒,二级因飞行高度低于预期失控,飞行终止。

也就是说,这并不是一次点火后很快暴露出来的发动机故障。一级发动机完成了主要工作,级间分离和二级点火也已经发生。真正的问题,出现在一级尾部复杂的热环境中。

一、问题出在火箭底部

大型液体火箭飞行时,会持续进行气体和液体排放。

正常情况下,这些介质离开箭体后应迅速被带离火箭。但天龙三号遥一飞行过程中,排出的液氧没有完全远离箭体,而是在底部流场作用下重新回到了发动机区域。

那里同时存在九台发动机形成的高速喷流,以及涡轮排出的高温废气。

液氧被卷回后,局部重新形成了燃烧条件。

二次燃烧首先破坏的是底部防热结构。随着防热裙连接部位被烧蚀、变形,原本被隔离在外部的高温燃气进入一级尾舱,并在舱内引发起火。

从天兵科技公布的信息看,发动机本身并不是这次故障的直接起点。

问题发生在发动机之外,却又和发动机排气、液氧排放、箭体底部流场、防热结构共同相关。

对大型液体火箭来说,这类问题并不容易在单机试车中完整暴露。

发动机可以单独试验,结构可以单独考核,推进系统也可以在地面进行联合试车,但真正飞起来之后,箭体周围的高速气流、发动机喷流和各种排放之间,会出现新的相互作用。

天龙三号这次首飞,最终暴露的就是这样一个问题。

二、地面试验没能完全覆盖的状态

天龙三号在首飞之前已经进行过多轮地面试验。

2024年6月30日,天龙三号一级动力系统在河南巩义开展试车时,因箭体与试验台连接结构失效,火箭脱离试验台。此后,天兵科技对相关问题进行了归零和设计修改。

后续,天龙三号又先后完成九机联合试验、一级动力系统试车等多项验证。

但地面状态和真实飞行状态始终存在差别。

火箭固定在试验台上时,没有高速来流。进入飞行状态后,尤其是在大气层内高速飞行过程中,火箭底部的压力分布、回流区和热环境都会发生变化。

液氧从哪里排出,离开箭体以后往哪里走,在地面和飞行中可能并不完全一样。

天兵科技在此次通报中特别提到,天龙三号遥一在110秒时,最大动压达到设计值。

这意味着火箭已经经历了大气飞行中一个关键气动环境。此后一级继续工作超过一分钟,直到完成关机和级间分离。

首飞虽然没有完成入轨,但已经覆盖了发动机长时间工作、最大动压、一级关机、级间分离和二级点火等一系列飞行状态。

这批飞行数据,也成为此次故障归零最重要的依据。

三、找到原因之后,还要看怎么改

航天工程里的“归零”,并不是找到一个可能的故障原因就结束。

从此次公告看,天兵科技先后进行了遥测数据回溯、仿真计算、故障排查和复现试验,并对改进措施进行了地面验证。

最终,故障现象能够被重新复现,原因与飞行数据能够相互对应,修改后的方案也通过了相关试验。

这才进入归零评审。

目前,天兵科技没有公布具体的技术改动。

按照已经公开的故障机理,后续修改至少会围绕液氧排放和火箭底部热环境展开。包括排放路径、防热结构以及尾舱防护等环节,都需要重新检查。

具体采用哪种方案,仍要以天兵科技后续公布的信息为准。

比设计修改更重要的是,这些改动能否在下一枚火箭上经受一次完整飞行。

归零解决的是遥一为什么失利,复飞要回答的是同样的问题会不会再次发生。

四、下一次,看的是复飞

天龙三号是目前国内民营商业火箭中体量较大的型号之一。

按照天兵科技此前公布的数据,天龙三号全长约72米,起飞质量约600吨,一级采用9台TH-12液氧煤油发动机,近地轨道运力最高可达22吨,主要面向大型卫星和低轨星座组网发射需求。

这类火箭真正进入商业运营,需要的不只是一次成功入轨。

高频发射要求设计稳定,生产一致,供应链能够持续交付,前一次飞行暴露的问题也必须真正进入后续型号和产品的质量体系。

天龙三号已经经历过两次比较大的工程波折。

2024年的试车事故发生在地面,问题集中在试验状态下的结构连接。2026年的遥一飞行,则把问题带到了真实飞行环境。

两次故障的性质并不相同。

但对一款还处在工程验证阶段的大型液体火箭来说,这些问题最终都要在一次次试验和飞行中被处理掉。

现在,天龙三号遥一的189.5秒已经基本解释清楚。

下一步,就是重新回到发射场。

附:

《关于天龙三号遥一运载火箭飞行试验任务的归零情况说明》

近日,天兵科技组织召开了天龙三号遥一运载火箭飞行故障归零评审会。经归零专家组质询评议,一致认为:问题定位准确、机理清楚、已完成故障复现、改进措施有效,并进行了举一反三,可以归零。

天龙三号遥一运载火箭于2026年4月3日12时17分19秒在东风商业航天创新试验区执行首飞试验任务。火箭顺利点火起飞,110秒Max-Qa达到设计值,177.2秒完成一子级全部飞行时序动作,182.2秒一二级正常分离,185.9秒二级发动机正常点火,189.5秒火箭二级因飞行高度低于预期导致失控,飞行终止,任务失利。

故障发生后,公司立即成立归零工作组,严格遵循航天标准,对天龙三号遥一飞行试验任务失利开展遥测数据回溯分析、试验仿真及故障排查验证。工作组围绕产品验收记录、测试发射数据、飞行遥外测数据、火箭工作状态及飞行异常现象,开展系统复查,先后完成故障复现与改进措施验证等相关试验,系统验证了故障模式、机理及改进措施。归零全过程同步向上级监管单位和相关方汇报,确保风险疑点全面归零。

通过飞行遥外测数据分析、仿真计算、故障排查及复现试验,天龙三号遥一飞行失利原因定位为:飞行中排放的液氧被抽吸到火箭底部引起一级发动机涡轮废气在底部发生二次燃烧,使底部防热裙连接结构处产生烧蚀变形,导致发动机高温燃气进入一级尾舱,引起尾舱内起火,火箭飞行异常。

改进措施经过地面试验验证,可以满足飞行试验要求。

天兵科技将认真汲取教训,做好火箭复飞准备和质量管理提升工作,着力强化全箭全流程风险管控,推进设计质量提升和供应链质量穿透管理,进一步提升火箭发射和飞行的可靠性。

谨向关心和支持公司发展的各级主管部门、合作伙伴及各位航天同仁表示衷心感谢,并向在本次归零过程中辛勤付出的评审专家团队致以诚挚敬意。天兵科技将秉持“质量至上”的理念,从挫折中积累经验,以更大决心、更严谨态度,稳慎推进,全力确保天龙三号复飞任务成功,为中国商业航天产业发展贡献力量。

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