液氧甲烷火箭成航天宠儿，中国差点创造历史，SpaceX猛禽不容小觑

火箭有很多，但目前航天界的宠儿是“液氧甲烷火箭”，很多国家和民营航天公司都在研发液氧甲烷发动机和液氧甲烷火箭，其中SpaceX的星舰火箭（使用猛禽发动机），ULA的火神火箭（计划方案BE-4液氧甲烷发动机，备选AR-1液氧煤油火箭发动机）都计划2022年首飞，但至今为止也没有发射动静。

只有中国民营航天公司蓝箭，自主研发的“朱雀二号”液氧甲烷火箭在2022年实现首飞，遗憾的是首飞失利。若是成功的话，将会创造历史：全球首款发射成功的液氧甲烷火箭！

根据官方的公告显示：火箭一级、二级主机飞行正常，二级游机工作异常，导致火箭虽然飞到了400公里的高度，但没有达到目标轨道高度，最终导致火箭发射任务失利。

这次出现异常的二级游机不仅能提供动力，还能调整姿态，为星舰分离做最后的准备。可没想到的是，二级游机出现故障，也就是百米赛跑已经跑了99米，就差临门一脚却出问题，导致火箭没能将卫星送到目标轨道高度。

无论是官方，还是航天爱好者，都对朱雀二号火箭给予了很高的评价，认为“虽败犹荣”，因为朱雀二号是首次飞行，火箭的首飞本来就可能会出现各种事故，长征五号运载火箭总设计师李东表示：大型低温火箭，在全球的首飞成功率只有50%。

其次，朱雀二号遥一火箭是人类第一款液氧甲烷火箭发射，而朱雀二号一级、二级主机飞行正常，也充分说明了中国的液氧甲烷发动机经受住了考验，而这就是最大的成功。

目前朱雀二号遥二火箭已经开始总装，为朱雀二号第二次发射做准备，但是朱雀二号遥二火箭也有游机，所以游机飞行异常的原因还需要彻底解决，才能保证遥二火箭正常发射。

液氧甲烷发动机

液氧甲烷火箭有很多优点，它的比冲仅次于液氧液氢火箭，但是甲烷比液氢更便宜，发射费用低；

液氧甲烷的温差比液氧液氢要小，隔温措施更简单；

液氢密度低，需要用更大的罐子储存；而甲烷密度较高，用到的罐子较小，自重较低。

液氧甲烷火箭不会结焦，使用维护极为方便，满足可重复使用火箭的需求等。

液氧甲烷火箭的关键点，就是液氧甲烷发动机，目前有很多个液氧甲烷发动机：

• SpaceX的猛禽发动机
• 蓝色起源的BE-4发动机
• 欧空局研发的普罗米修斯发动机
• 俄罗斯的RD-0169液氧甲烷发动机
• 中国航天科技六院研发的80吨级液氧甲烷发动机

也就是说，在液氧甲烷发动机方面，航天大国们都在发力，但是多款液氧甲烷火箭都还没有发射，这下就能明白朱雀二号首飞的意义有多大了吧！

虽然都是液氧甲烷发动机，但是不同的液氧甲烷发动机采用的循环结构不同：

• 朱雀二号使用的TQ-12发动机，采用的是燃气发生器循环，也就是“开式循环”；
• SpaceX的猛禽发动机，采用的是全流量分级燃烧；
• 蓝色起源的BE-4发动机，采用的是富氧燃烧；

虽然看图会非常直观的看出来不同的循环结构，但可能还有很多人比较懵，这都是啥？

通俗来说就是，火箭发动机，就是将燃料和氧化剂推送到燃烧室，最简单的方式就是燃料和氧化剂罐子是高压，燃烧室是低压，如此一来只需要通过阀门来调节流量，就能让火箭发动机运转。

但是这有一个缺点，想要储存高压燃料，罐子必须要非常厚，而罐子越厚需要带的燃料就越多，带的燃料越多就需要更多的燃料来推动火箭，所以这个方案不划算。

还有一个方案：想要把燃料和氧化剂挤到燃烧室中，还可以通过泵来实现，而火箭对燃料的需求量非常大，泵每秒钟要推动上百升的燃料，也需要能量才能驱动。预燃室存在的目的就是驱动涡轮泵，预燃室可以燃烧一部分燃料来推动涡轮泵。

开式循环：预燃室产生的废气直接排到外界，而且如果预燃室的燃烧非常充分，燃烧室的温度将会过高，损坏涡轮叶片。所以一般采用富燃的方式，也就是燃料多一些，氧气少一点，这样还没有完全燃烧的燃料就能带走热量，让预燃室的温度不至于太高。但缺点就是这些燃料都被浪费了，耗油量大。目前朱雀二号使用的TQ-12发动机就是开式循环，SpaceX的梅林发动机也是开式循环，不过梅林发动机使用的是液氧煤油当作燃料。

能不能把预燃室排出去的废气再放回到燃烧室呢？

可以，这就是闭式循环！

闭式循环（富燃）：预燃室有大量没有完全燃烧的燃料，放到燃烧室中继续燃烧。但缺点是如果使用的是“液氧煤油”，没有完全燃烧的煤油会产生大量的碳颗粒，它会积碳、结焦，很容易堵塞发动机，所以使用闭式循环（富燃）不能使用液氧煤油，液氧液氢、液氧甲烷倒是可以使用这种方式，因为它们不会结焦、积碳。

闭式循环（富氧）：如果放入到预燃室中的燃料少一点，氧化剂过多，这就是闭式循环（富氧），它解决了液氧煤油会产生结焦的难题，但它会产生高温，需要特殊的合金才能承受住如此高的温度。

全流量分级燃烧：它有两个预燃室，一个预燃室是富氧，一个是富燃，因为所有的氧化器和燃料都要经过预燃室，所以叫做“全流量”。

全流量分级燃烧显然可以更充分地利用燃料，但对技术要求更高，目前放眼全球，也没有几个全流量分级燃烧的发动机，猛禽发动机算是一个，实力可以说是不容小觑。如果使用猛禽发动机的星舰能够成功发射，那它也将会创造历史！

中国的天鹊发动机不如美国的猛禽吗？

同样是液氧甲烷火箭，天鹊发动机采用的是开式循环，而猛禽发动机采用的是全流量分级燃烧，是否代表着天鹊发动机不如猛禽发动机呢？

其实这东西没有绝对的好还是坏，就比如：同样是燃料，液氧液氢的比冲最高，为啥还有很多火箭使用的是液氧煤油？因为需求不同！

天鹊发动机是中国民营企业蓝箭研发的，目的是为了争夺商业发射市场，作为一家2015年才成立的企业，思考的肯定不是研发最新科技，而是从最简单的开式循环研发，之后再慢慢升级。如果一开始就研发全流量分级燃烧方式，难度太大，需要投入的资金更多，研发周期更长，不利于民营企业的发展，很可能还没发展起来，就倒闭了。

而SpaceX在2015年就已经实现了盈利，可以用利润支持开发，所以研发猛禽发动机也顺理成章。

更重要的是，东西不是越好就越好，而是要匹配任务。比如：一个拥有博士毕业证，各项技能都非常强的人去应聘前台，但对工资要求是5万一个月，HR肯定不会录用；而是录用一个虽然学历不起眼，但对工资要求是只有5000块一个月的人。毕竟对于前台来说，这个学历已经够用了。

朱雀二号瞄准的是低、中、高轨道的运载发射任务；而猛禽发动机是装载在超重型星舰运载火箭上面，该火箭的任务是载人登火任务，对发动机的要求更高。

不管怎么说吧，液氧甲烷火箭目前是研发的新方向，各个航天大国都在蓄力中，而朱雀二号率先首飞，虽然首飞失利，但是一级和二级发动机主机经受住了考验，算是“虽败犹荣”。