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北京时间2026年3月30日19:00,在酒泉卫星发射中心东风商业航天创新试验区,“力箭二号”遥一运载火箭点火发射,将新征程01星、新征程02星(“轻舟”货运飞船初样试飞船)和天视卫星01星等3个航天器精准送入预定极地轨道。至此,中国商业航天迎来了一款具备较大运力、目标实现回收复用的主力火箭型号。
中国第一款通用芯级并联运载火箭
“力箭二号”(Kinetica-2,PR-2)为中国科学院力学研究所孵化企业——中科宇航公司研制的中型低温液体运载火箭,采用两级构型,主体由芯一级、芯二级及两枚芯一级模块助推器(简称芯级模块助推/通用芯级模块)构成,起飞级采用通用芯级并联,为三芯并联的3CBC结构。
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当前状态,“力箭二号”主动力采用中国航天科技集团六院研制的YF-102系列液氧/煤油发动机。通用芯级模块配备3台YF-102发动机,采用燃气发生器循环,支持泵前双向摇摆(±6°),海平面推力约84吨,海平面比冲不小于275秒,燃烧室压力8.5兆帕,推重比不小于130。芯二级主动力采用1台YF-102真空版即YF-102V发动机,支持双向摇摆(±5°),真空推力约72吨(710千牛),真空比冲330秒,可支持55%~100%推力调节,可重复启动2次,推重比90。
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“力箭二号”全箭高53米,各级段直径均为3.35米,配备外部直径4.2米、长度12.19米的全碳纤维复合材料轻质整流罩,起飞质量625吨,起飞推力753吨,推重比约1.20,200千米近地轨道(LEO)运力12吨,500千米太阳同步轨道(SSO)运力8吨。
“力箭二号”为中国第一款通用芯级并联(Common Booster Core,CBC)运载火箭,通过通用芯级助推数量的调整形成单芯级、三芯并联(“力箭二号”)、五芯并联(“力箭二号”重型)的“力箭二号”火箭系列,能够形成更大的运力覆盖区间(近地运力2吨至20吨级),提高运载火箭的任务适应性、经济性。
用途广泛的运载工具:巨型星座组网、空间站货运、深空探测
“力箭二号”面向中国低轨星座组网、中国空间站低成本货物运输而研制,与此同时,“力箭二号”也将形成中高轨及深空发射能力,能够适配地球低中高轨、深空探测等多轨道类型发射任务。
巨型星座组网。“力箭二号”面向低轨星座组网而生,将用于支持正在到来的大型、巨型星座大规模组网发射。“力箭二号”近地运力达到了12吨级,为中型偏大的运力水平,在面向单星质量500千克以下星座卫星组网发射时,能支持较大批量组网发射。面向单星质量500千克及以上星座卫星组网发射时,则可使用近地轨道运力达22吨的“力箭二号”重型承担大批量组网发射任务。
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“轻舟”货运飞船初样试飞船
空间站低成本货运运输。除了面向星座组网,“力箭二号”也是中科宇航面向空间站低成本货物运输系统研制的高可靠、低成本运载火箭。“轻舟”货运飞船和“力箭二号”运载火箭进行船箭一体化联合论证,在结构设计、测发流程、测控通信、临射装货方案等方面开展一体化工作,针对飞船冷链运输的要求,进行发射流程优化,采用船箭一体化测试,简化测试发射流程,以期进一步降低中国空间站货物运输成本并提高运输效率。
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“力巡一号”(PV-1)上面级示意图
深空探测。随着以探月工程、行星探测工程为代表的深空探测计划的推进,中国对于月球以及更远深空的探测频次和规模正在持续提升,对于深空探测的发射需求将实现大幅增长,这将为商业火箭提供能力建设的发展机遇。“力箭二号”运载火箭在加装“力巡一号”(PV-1)上面级的情况下,将大幅扩展火箭轨道覆盖能力,满足地球同步轨道(GEO)、地球同步转移轨道(GTO)、地月转移轨道(LTO)等高轨及深空发射任务。
“力箭二号”可复用型号
“力箭二号”运载火箭设计目标为部分可重复使用,其三芯并联的起飞级计划实现集束回收。“力箭二号”当前使用的为一次性版本,要实现回收复用目标,“力箭二号”需要将一级发动机替换成中科宇航在研的“力擎二号”可重复使用液氧煤油发动机,后者采用燃气发生器循环,支持泵后双向摇摆,地面推力110吨,支持50%~100%变推力,单次任务可重复起动3次。
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与此同时,在起飞级组合体尾部,芯一级第一和第三象限、左侧(芯一级第二象限)助推器第二象限、右侧(芯一级第四象限)助推器的第四象限各加装一个着陆腿,即在起飞级组合体竖直状态下,尾部前后左右四个面上各配备一条可展收着陆腿,为组合体着陆提供支撑平衡。在起飞级组合体顶部,与着陆腿相对应,前后左右四个面上各配备一个可展收栅格舵。
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“力擎二号”200秒长程试车
在“力箭二号”实现入轨回收前,中科宇航将利用“力鸿二号”可重复使用飞行器掌握可重复使用运载火箭关键技术。按计划,采用3台“力擎一号”针栓式液氧煤油发动机作为主动力的“力鸿二号”可重复使用飞行器,将在今年进行百千米级回收技术验证。“力鸿二号”推进级一旦顺利实现回收,将加速“力箭二号”回收复用目标的实现。
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相较于同期成立的其它商业火箭公司,中科宇航给可复用火箭确立了更晚实现的回收复用目标,计划于2028年实现首次回收,起飞级组合体设计回收复用能力不小于20次。
结语
在世界可复用火箭的现有方案中,二级串联构型无疑是当前最优解,三芯并联的串并联构型属于次优解,“力箭二号”采用了后者。选用直径3.35米箭体、起飞级三芯并联,这是“力箭二号”以基于成熟技术快速研制为目标的妥协产物,牺牲了火箭一次性和回收状态下的运载效率,但能换来在短时间内快速研制一型运力可观、可堪一用的液体运载火箭。
在当前低轨星座大规模组网的阶段,星多箭少的矛盾日益突出,谁能快速形成较高密度的连续稳定发射能力谁就能率先成为低轨星座组网的主力箭型。遵循“先完成、后完美”的研制思路,通过突破掌握回收复用能力以提升发射频次、降低发射成本,通过换发提高面推比以提升运力,“力箭二号”系列可以逐步形成大运力、高频次、低成本发射能力,成为商业航天发射服务市场可靠性高、有竞争力的中大型液体运载火箭系列。
作者:木兰星舟
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