“力箭二号”液体运载火箭复合材料舱段静力试验
2024年07月29日之前，“力箭二号”液体运载火箭复合材料舱段静力试验取得成功。该试验主要验证最大设计载荷下结构方案是否满足设计要求，考核复合材料方案的可行性。今年以来，“力箭二号”火箭研制工作快速推进，正在稳步迈向首飞。
三芯并联，集束回收“力箭二号”为中科宇航公司（CAS Space）研制的中型低温液体运载火箭，采用两级半构型，起飞级采用CBC构型，实现芯一级与2枚芯一级模块助推器并排捆绑，芯一级上串联芯二级。
该箭芯一级配备3台YF-102液氧煤油发动机，采用开式的燃气发生器循环，采用泵前摆设计，支持双摆±6°，单台海平面推力约85吨（835千牛），海平面比冲275.5秒，推重比不低于130；两枚助推器配置与芯一级基本一致；芯二级配备1台YF-102V液氧煤油发动机，推力约72吨（710千牛），可实现55%~100%变推力，真空比冲320秒（节流）~330 秒，支持重复启动不小于2次。
“力箭二号”示意图
“力箭二号”整箭高度52米，芯一级、芯二级和助推器直径均为3.35米，配置直径4.2米整流罩，起飞质量625吨，起飞推力766吨，其近地轨道（LEO）运力12吨，500千米太阳同步轨道（SSO）运力8吨。
“力箭二号”的最终目标是要成为可重复使用运载火箭，实现芯一级和助推器的多次回收复用，支持重复使用20次以上。该箭三芯并联起飞级将实施集束分离，并进行集束回收，如此的便利之处在于只需配备一套飞控系统和一套回收着陆系统，后者包括一套珊格舵和一套着陆腿，其4个珊格舵中的2个分布于芯一级，另2个分布于助推器，4个着陆腿中2个分布于芯一级，另2个分布于助推器。按计划，“力箭二号”将于2028年实现芯一级和助推器模块的回收。
首飞即发射货运飞船“力箭二号”从提出开始经历了较大的方案变更，当前设计方案与此前的单二级方案有了巨大的出入，首飞因此推迟了数年。按计划，2025年8月，“力箭二号”将在文昌商业航天发射场2号工位实施首飞，起飞级不做回收。
“力箭二号”首飞任务搭载了重量级载荷货运飞船。该货运飞船由中国科学院微小卫星创新研究院研制。面向2023年5月中国载人航天工程办公室发布的中国空间站低成本货物运输系统总体方案竞标，中科宇航与卫星创新院合力开展船箭联合论证和关键技术攻关，进行了“船-箭-货”一体化天地运输系统方案设计，以低成本货运飞船与“力箭二号”火箭的船箭协同解决方案，在竞标中成功入围，进入了方案详细设计阶段。
此次“力箭二号”火箭拟执行的低成本货运飞船发射任务，是中国商业航天企业首次参与中国空间站低成本货物运输工程研制及发射任务。如果最终能够被选中，“力箭二号”则将成为中国第一型执行载人航天任务的商业火箭，这也将是对“力箭二号”可靠性的认可。
面向星座组网，打造属于自己的优势！作为商业航天企业，中科宇航面向广阔的商业航天发射市场，特别是低轨卫星星座发射服务市场。我国当前规划的低轨星座包含数万颗卫星，需要运载火箭提供大运力、高频次、低成本、高可靠性的发射服务。相较于中国同级别的液体商业火箭，“力箭二号”火箭的运力并不占优，但可以在高频次、低成本、高可靠性上下功夫。
打造高频次发射。在中国海南商业航天发射场，目前已经建设了2个发射工位，两个工位设计发射能力均为每年16次，其中2号工位为通用工位，需要支持十几型火箭的发射，这对于高频次发射是远远不够的。除了使用海南商发2号工位，中科宇航正在酒泉卫星发射中心建设专属的技术准备厂房，并即将建设“力箭二号”火箭专用发射工位。基于自建工位，中科宇航将能实现几十次每年的发射频次。
“力箭二号”芯二级箱间段
实现低成本。“力箭二号”采用了大量成熟技术，主动力全部采用YF-102系列发动机，所有级段均采用直径3.35米主流贮箱模块，采用与“力箭一号”通用的航电系统，成熟和通用技术的应用意味着可以大幅降低成本。同时，简化设计控制成本另一个重要途径。比如该箭芯二级箱间段兼顾传统液体火箭仪器舱功能，取消了芯二级仪器舱，如此简化了舱段结构，节省了材料。
达成高可靠性。在应用成熟和通用技术的同时，动力系统和航电系统采用冗余设计，分离方案简洁，使得该箭故有可靠性较高。举例说明，该箭起飞级配备9台YF-102发动机，单台海平面推力约85吨，整箭起飞推力766吨，起飞质量625吨，推重比1.23，实现了较大的动力冗余，可在1台发动机失效的情况下完成发射任务。
构建更强型号在我国低轨星座进入大规模组网期后，数万颗卫星的密集组网发射需要大型可重复使用运载火箭，而当前的“力箭二号”运力明显不足。
“力箭二号”重型示意图
中科宇航将基于“力箭二号”研制运力更强大的“力箭二号”重型运载火箭（名为“重型”，实为大型），后者基于前者增加捆绑了2枚芯一级模块助推器，实现了五芯并联（5CBC）。“力箭二号”重型整箭高56米，可选配直径4.2米和直径5米整流罩，起飞质量913吨，近地轨道（LEO）运力22吨，500千米太阳同步轨道（SSO）运力15吨。该箭芯一级和助推器可支持重复使用20次以上。
总体而言，“力箭二号”将会是一型能够较大程度满足市场需求的优质火箭。面对星座组网发射需求，凭借高频次、低成本、高可靠性的优点，“力箭二号”势必将成为主要的近地“航班”之一。
作者：木兰星舟
