天龙三号遥一归零：189.5秒飞行验证了什么？

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（来源：网易科技）

一枚火箭的成败，往往只需要一个结果来定义。

入轨，就是成功；没有入轨，就是失利。

对发射任务而言，这套标准没有什么可争论的。4月3日，天龙三号遥一飞行至189.5秒时终止，任务没有完成，天兵科技随后启动技术归零。

如今故障原因已明确。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。

这是一次明确的首飞失利。

但对于一枚全新研制的大型液体火箭，189.5秒也留下了另一组事实。

110秒，最大动压达到设计值；

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。

换句话说，在任务终止之前，天龙三号已经经历最大动压区，完成一级飞行、级间分离和二级点火等一系列关键动作。一批此前经过计算、仿真和地面试验的技术，也第一次进入整箭真实飞行环境，留下实际工况数据。

归零完成后，失利原因已经明确。尽管任务没有完成，但这189.5秒依然有分量。

穿过极限

天龙三号全箭长72米，直径3.8米，长细比约19，是一款非常修长的火箭。

大型液体火箭提高运力，需要装下更多推进剂。但箭体直径受到发动机布局、制造、运输和地面设施等条件约束，在既定直径下增加推进剂装载量，箭体往往只能继续向长度方向发展。

天龙三号在3.8米直径下做到600吨级起飞重量，近地轨道运力最高22吨，也把长细比做到了约19。

长征十二号乙可以作为参照。它同样约72米高，但直径达到4.37米，长细比控制在16左右。其研制团队曾公开解释，火箭过于细长，会带来更严苛的风载、更低的固有频率和更高的结构刚度要求。

所以，长细比19背后，是在3.8米直径约束下继续增加推进剂装载量、争取更大运力的一种总体取舍，而代价则是更高的结构和控制难度。

最大动压区正是一次关键检验。

遥一在110秒达到设计最大动压，随后继续飞行，并完成一级全部飞行时序。进入真实飞行以后，气动载荷、箭体弹性和控制响应开始同时作用，设计阶段建立的模型，也第一次接受实际状态校验。

两者之间隔着的，就是现实世界。

克劳塞维茨曾用"摩擦"解释战争。纸面上简单的行动，一旦进入真实环境，便会受到无数细小因素影响。

大型火箭同样如此。大量零部件装进同一枚火箭，高速穿过大气时，各个系统才第一次以完整状态面对真实的气动、载荷、振动和热环境。

遥一穿过最大动压区，也为天龙三号的大长细比结构与稳定控制留下了第一批真实飞行数据。

飞行作证

天龙三号采用了不少新的技术方案。尽管没有完成整次任务，但在189.5秒之前，多项关键技术已经经历真实飞行工况检验，并留下了对应数据。

液氮汽化增压就是其中之一。

液体火箭飞行过程中，推进剂不断从贮箱流向发动机，箱内压力必须持续维持。传统方案通常携带高压氦气增压，但氦气成本高，还要配装高压气瓶和管路，占重量、占空间。

天龙三号选择把液氮带上火箭，在飞行过程中汽化成氮气，同时为液氧箱和煤油箱增压。它要解决的，是大型液体火箭增压系统偏重、偏贵、偏复杂的问题。对于商业火箭，这类改进很实际。系统更轻、更简单，也意味着后续制造和批产的负担更小。

分离技术也是如此。

传统火箭大量使用火工品完成解锁和分离，动作干脆、可靠，但冲击较大，射前检测和重复使用受到限制。天龙三号采用非火工分离技术，希望降低分离冲击，同时提高系统的可检测性，并为后续重复使用留下空间。

182.2秒，一二级正常分离；3.7秒后，二级发动机正常点火。这意味着一级飞行、一二级分离和二级点火这条关键时序链已经在真实飞行中走通。

今年6月首飞成功的长征十二号乙，同样采用九机并联、单层共底贮箱和级间气动分离等方案。两型20吨级大型液体火箭在不少技术选择上出现交集，也说明这些设计正在被不同型号采用，用来解决大运力、轻量化和低成本问题。

注气式蓄压器处理的，是一个更隐蔽的问题。

火箭飞行时，箭体结构会振动，推进剂在管路中的流动也会产生压力波动。两者如果在某些频率上发生耦合，严重时甚至会影响发动机和箭上设备工作。

传统膜盒式蓄压器可以缓冲压力波动，但体积较大、加工复杂。天龙三号采用注气式蓄压器，通过动态调节管路系统柔度来抑制纵向耦合振动，同时节省箭上空间、简化系统结构。

发动机也值得单独拿出来说说。

尽管遥一最终有4台一级发动机先后关机，但归零结果已经明确，这并不是发动机本体故障。

天火-12单台海平面推力95吨、真空推力110吨。百吨级发动机越来越多以后，单看推力已经不够了，推重比也成为衡量发动机轻量化水平的重要指标。简单说，就是一台发动机用多大的自身重量，换来多大的推力。

天火-12推重比达到163。按照目前可查的公开数据，这一数字处于国内已飞液氧煤油发动机的最高水平。对于一台百吨级发发动机来说，高推力之外还能把自身重量压下来，本身就是运载效率的一部分。遥一飞行数据显示，发动机工况正常，系统运行稳定。

此外，天龙三号的共底贮箱也有自己的特点。它采用大温差单层共底设计，上下温差达到220℃，贮箱重量降低10%。

所谓共底，就是两个推进剂贮箱共用一层结构底。少一层结构，可以提高贮箱的结构效率。但液氧与煤油之间巨大的温差，也会增加隔热和结构设计的难度。

遥一的价值，在于让这些技术第一次随整箭进入真实飞行环境，经历加速度、振动、气动载荷、推进剂消耗和工况变化，并留下了一批地面试验无法替代的实飞数据。

但载荷分离、二级长时间工作和最终入轨等后续环节，仍要留给下一次飞行继续验证。

系统之难

大型火箭的可靠性，从来不是若干个正常工作的单机简单累加。

发动机要反复热试，贮箱要做压力和结构试验，控制系统也要经过大量仿真。但整箭升空以后，气动、热、结构、动力和控制会同时作用，此前分别研究的各系统开始彼此影响。

天龙三号遥一也说明了这一点。此次归零暴露的，不是某个单机独立工作时的问题，而是不同系统进入真实飞行环境后出现的耦合效应。尤其是九机并联条件下的尾舱流场，比地面试验中能够呈现的情况更加复杂。

地面试验可以不断逼近实际状态，却很难完整复制这些系统在真实飞行中的相互作用。首飞因此始终拥有不可替代的价值，有时验证设计，有时也会暴露此前没有充分认识的边界。

归零要做的，就是把这条链条重新找出来。

天兵科技先回溯遥测数据，并结合产品验收记录、测试发射数据和火箭飞行状态进行系统复查，再通过仿真计算和故障排查定位原因；随后开展故障复现，验证故障模式和机理，并围绕改进后的技术状态继续进行验证试验。改进状态下的发动机热试车搭载试验持续约200秒，覆盖并超过一级正常飞行的工作时长，试验结束后防热结构状态完好。

最终，归零专家组认为，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。

这里最关键的是"复现"。

对事故提出一个逻辑成立的解释并不困难。航天归零要求同样的物理过程能够在试验中再次出现，试验现象能够与飞行数据对应，改进措施随后还要经过验证。

它面对的是物理世界，最后只能由试验说话。

继续向前

天龙三号首飞后的几个月，中国大型液体火箭仍在快速向前推进。

6月，长征十二号乙完成首飞，20吨级运力、九机并联、气动分离、共底贮箱等方案获得成功飞行验证。7月，长征十号乙首飞完成入轨，并完成我国首次运载火箭一子级可控回收。8月，朱雀三号遥二又实现我国首次一子级着陆腿方式陆地可控回收。

行业没有停下，天龙三号也必须面对更高的标准。

大型商业火箭逐渐增多以后，单项技术的新鲜程度很快会被新的型号覆盖。新的结构、新的动力方案和新的分离方式，最后都要兑现为可靠飞行和稳定交付。客户购买的是确定的轨道运输服务，技术创新最终也要服从这个目标。

天龙三号遥一已经经历了自己的第一轮真实飞行考核。189.5秒留下的大量实飞数据，是后续研制最宝贵的基础；此前认识不足的系统耦合问题，也已经经过归零、复现和改进验证。

这就是189.5秒留下的意义。

首飞失利无需美化，189.5秒的价值也不该被抹去。

对于天龙三号而言，归零的意义最终要落到下一次飞行。目前，遥二已经完成总装、总测，预计今年四季度择机复飞。

遥一已经停在189.5秒。

遥二要做的，就是带着这些数据，从这里继续往前飞。