專家解析RLV-T5火箭技術特點
我國商業火箭公司翎客航天4月2日宣稱，其研制的RLV-T5可回收火箭，于3月27日完成首次低空飛行回收試驗。
據介紹，在位于山東龍口的試驗場里，該火箭在六級大風中飛行至20米高，懸停近10秒，之后垂直下降，落在著陸場中心。
說起火箭垂直回收，一定有很多人第一時間想到美國SpaceX公司的獵鷹九號。當然，獵鷹九號的成功并非一蹴而就。從2012年9月開始，SpaceX公司多次發射“蚱蜢火箭”開展試驗，最初飛行高度僅2米，一年后則達到744米，對獵鷹九號回收技術進行了驗證。
與“蚱蜢”相比，“RLV-T5”的技術含量如何？翎客航天技術總監楚龍飛向科技日報記者表示，目前的RLV-T5火箭與蚱蜢火箭還差得很遠?！爸辽購膰嵨簧险f，蚱蜢火箭達到幾十噸量級，我們才1.5噸，僅有它的幾十分之一。”他說。
但RLV-T5火箭有自己的特點，例如其核心控制算法具備一定創新性。楚龍飛說，火箭在回收過程中，每秒要消耗幾十公斤推進劑，質量在隨時變化，要想保持穩定，發動機的矢量推力、噴口擺動都需要高頻運算，大約每秒要運算200次。神經網絡控制技術理念過去大多用于寫論文、做研究，很少用于工程，而翎客航天將其用在了火箭上。經過多次飛行試驗表明，該技術與其他火箭普遍采用的PID控制相比，在控制效果、抗干擾能力、參數調節設計、故障應對等方面均有優勢。
如果說發動機等硬件更新迭代需要重新研制，控制算法軟件則有更強適應性?！敖涍^前期仿真、測試后，我們已經把這種算法打包成模塊，將來通過不斷調整優化，將在后續型號上傳承?！背堬w說。
RLV-T5火箭的未來使命，是開展公里級的回收技術驗證。楚龍飛表示，從數十米到1公里，技術跨越并不大，因為火箭是先自由下落，接近地面再點火反推減速；但距離真正的運載火箭一子級回收，卻隔著多個技術坎。他說，運載火箭的一子級不會入軌，回收難度與亞軌道火箭相當，但其高度達到數十公里，速度也有4倍音速左右，遠遠超出公里級回收試驗范圍，由此帶來的許多技術尚待攻克或驗證。
例如火箭一級在自由下落階段，雖然發動機沒有點火，但需要借助其頂部的柵格舵實施氣動減速和調姿，這項技術要在高空高速條件下試驗。又如發動機下落時一直保持噴管向下的姿態，空氣不斷灌入噴管，要保證發動機能按指令啟動，需要攻克高空超聲速點火相關技術。
雖然前路漫漫，翎客航天通過此前的試驗也取得了一定的技術儲備。2018年1月，該公司的RLV-T3火箭實現了低空回收及平移，2019年1月，RLV-T5火箭完成首次懸停飛行試驗，此項試驗后來又開展多次，積累了數據。“從RLV-T3到T5，實現了從單臺發動機到多臺發動機并聯的提升?！背堬w說。
獵鷹九號火箭一級有9臺發動機，而RLV-T5火箭采用5臺發動機呈“十”字布局的構型。多臺發動機并聯會帶來一些共性問題，例如推力不對稱或點火時序不同步，火箭就可能歪倒。楚龍飛介紹，此前的懸停試驗中驗證了各種嚴酷情況，即使在4個方向上的某一臺發動機關閉，依靠中心發動機的偏轉、調流，也能控制火箭平穩降落。
目前，翎客航天正在開展小型可回收運載火箭新航線一號的研制，計劃在2021年前后首飛。相比RLV-T5火箭，新航線一號會采用推力更大的發動機，但將傳承目前的控制算法及發動機布局等。
不過，掌握回收技術只是火箭重復使用的前提，發動機復用次數、檢測維修費用都將影響到最終成本。記者了解到，從美國航天飛機到獵鷹九號火箭，均提出過發動機復用次數指標；正在開展重復使用火箭及航天器研究的中國航天科技集團，也在對相關標準進行探索。而楚龍飛坦陳，翎客航天尚未刻意強調這一問題，下一步將探索的模式，也會跟傳統方式不同。
他表示，RLV-T5火箭發動機用的是液氧乙醇推進劑，不存在積炭問題，無需維護就能多次點火。該公司未來火箭的發動機將采用甲烷燃料，相比液氧煤油，積碳問題也會好很多，其通過簡單維護、清洗，具備一定重復使用能力?！拔覀儾粫葮藴识ㄏ聛碓傩袆?，而會在有一定把握的前提下，冒一些風險進行探索。例如每次回收后評估火箭情況，決定是否繼續使用。SpaceX其實也是這樣。”楚龍飛說，“通過這種走一步看一步的過程積累數據，發動機工況的界限會逐漸清晰，我們就能據此優化流程?！?/span>
