偏差不到10米，長(zhǎng)征十號(hào)甲試驗(yàn)箭牛在哪里？

【文/觀察者網(wǎng)專欄作者 流紋巖】

2026年2月11日11時(shí)00分08秒277毫秒，“半截”長(zhǎng)征十號(hào)甲運(yùn)載火箭試驗(yàn)箭從海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)3號(hào)載人登月工位發(fā)射升空。

飛行至66秒時(shí)，夢(mèng)舟飛船逃逸系統(tǒng)觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)最大動(dòng)壓逃逸，并按計(jì)劃展開(kāi)減速傘和群傘，最終在起飛約880秒后濺落在文昌外海。而基礎(chǔ)級(jí)火箭繼續(xù)飛行，并按計(jì)劃執(zhí)行再入點(diǎn)火和著陸點(diǎn)火，最終濺落在距離發(fā)射場(chǎng)約380千米的海上。此次試驗(yàn)取得了圓滿成功。

為什么要做最大動(dòng)壓逃逸試驗(yàn)？

此次的逃逸流程為起飛至66秒時(shí)，長(zhǎng)征十號(hào)甲運(yùn)載火箭控制系統(tǒng)向夢(mèng)舟飛船發(fā)出逃逸觸發(fā)指令，隨后逃逸塔上的四個(gè)雙推力逃逸發(fā)動(dòng)機(jī)成功將返回艙拖離箭體，并持續(xù)飛行至安全離開(kāi)火箭后，通過(guò)一個(gè)具有八個(gè)方向噴口的可調(diào)推力固體發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行“掉頭”，將返回艙大底朝前。

隨后，逃逸塔脫落，并通過(guò)一組四個(gè)小型的分離發(fā)動(dòng)機(jī)將逃逸塔帶離飛船。接著飛船展開(kāi)兩個(gè)減速傘和三個(gè)主傘，并最終實(shí)現(xiàn)濺落，濺落后飛船還通過(guò)其綠色染色劑指示其位置，以輔助搜救。

濺落在海中的夢(mèng)舟飛船返回艙

“最大動(dòng)壓”是指火箭在穿越大氣層中，空氣動(dòng)壓最大的點(diǎn)。由于動(dòng)壓和大氣密度以及速度平方成正比，隨著火箭高度和速度增加，大氣密度會(huì)減小，因此火箭受到的動(dòng)壓會(huì)先增加然后減小，動(dòng)壓最大點(diǎn)就被稱為“最大動(dòng)壓”，此時(shí)氣動(dòng)載荷最大。

一般最大動(dòng)壓在10-12千米，當(dāng)?shù)伛R赫數(shù)1.4-1.6處到達(dá)。以推重比較高的“獵鷹9”為例，該火箭在起飛70秒到達(dá)11.1千米高度，地速457米每秒（馬赫數(shù)1.51）。SLS火箭則是在71秒到達(dá)13.3千米高度，地速465.2米每秒。

為了減小最大動(dòng)壓，火箭在這一階段一般要求以很小的攻角飛行，因?yàn)闅鈩?dòng)十分復(fù)雜，稍微偏一點(diǎn)就會(huì)超出結(jié)構(gòu)和控制的能力，而且較難算準(zhǔn)。具有飛行中變推力能力的現(xiàn)代運(yùn)載火箭，還會(huì)在接近最大動(dòng)壓時(shí)主動(dòng)減小發(fā)動(dòng)機(jī)推力以減小加速度，雖然會(huì)損失一點(diǎn)運(yùn)載能力，但可以較為有效的降低最大氣動(dòng)載荷。

在此之前，火箭還會(huì)穿過(guò)跨音速和最大彎曲力矩兩個(gè)點(diǎn)，前者火箭抖振載荷最大，后者緊挨著最大動(dòng)壓且是火箭橫向載荷最大的點(diǎn)，這導(dǎo)致火箭在跨越聲速-最大動(dòng)壓段的環(huán)境十分惡劣，更不用說(shuō)還有高空風(fēng)的影響了，很多早期火箭飛過(guò)該點(diǎn)的時(shí)候都炸了。

作為飛行中載荷最復(fù)雜的一段，逃逸系統(tǒng)也將在最大動(dòng)壓段面臨最大的氣動(dòng)載荷和阻力，因此需要確保在最大動(dòng)壓下能夠可靠地把飛船從火箭里拽出去。美國(guó)“阿波羅”計(jì)劃使用小喬II世（Little Joe 2）火箭進(jìn)行阿波羅指令艙和發(fā)射逃逸系統(tǒng)（LES）的性能，阿爾忒彌斯計(jì)劃中“獵戶座”飛船則將MX洲際彈道導(dǎo)彈一級(jí)SR-118改造為推進(jìn)火箭，于2019年執(zhí)行了“高空逃逸-2”試驗(yàn)，在強(qiáng)大的SR-118組級(jí)推進(jìn)55秒后到達(dá)最大動(dòng)壓，獵戶座中止系統(tǒng)將飛船脫離推進(jìn)火箭，證明了獵戶座中止系統(tǒng)的可靠性。

2020年1月9日，太空探索技術(shù)公司進(jìn)行了“載人龍”飛船的最大動(dòng)壓逃逸試驗(yàn)。此次試驗(yàn)使用了一枚舊的獵鷹9火箭一級(jí)和模擬二級(jí)火箭，在一級(jí)火箭飛行85秒后按計(jì)劃關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，此時(shí)火箭達(dá)到當(dāng)?shù)伛R赫數(shù)2.2，“載人龍”飛船點(diǎn)燃4臺(tái)“超級(jí)天龍座”逃逸發(fā)動(dòng)機(jī)，將飛船安全的拉離火箭。火箭自己飛了一會(huì)由于失去姿態(tài)控制力，攻角逐漸提高導(dǎo)致二級(jí)隨之坍塌，火箭被安控指令自毀。前蘇聯(lián)的“聯(lián)盟”和我國(guó)的“神舟”飛船并未進(jìn)行過(guò)最大動(dòng)壓逃逸試驗(yàn)，只進(jìn)行過(guò)地面零零高度試驗(yàn)。

隨著更加智能的長(zhǎng)征十號(hào)火箭投入運(yùn)行，進(jìn)行覆蓋關(guān)鍵工況的最大動(dòng)壓逃逸試驗(yàn)確實(shí)是有必要的。而要進(jìn)行最大動(dòng)壓逃逸試驗(yàn)，低成本一點(diǎn)的話就找個(gè)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，和NASA的飛船一樣推進(jìn)至接近最大動(dòng)壓即可。但集成試驗(yàn)?zāi)軌驒z驗(yàn)火箭自動(dòng)關(guān)機(jī)+逃逸觸發(fā)+安全脫離等流程，比只使用固推還是要更貼合實(shí)際飛行。此次飛行的夢(mèng)舟飛船為初樣件，具備全功能過(guò)程，將模擬逃逸飛行的全流程，為航天員載人登月提供更高的安全保障。

長(zhǎng)征十號(hào)甲火箭回收試驗(yàn)：第一次低空飛行

2025年8和9月，長(zhǎng)征十號(hào)甲運(yùn)載火箭在海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)3號(hào)載人登月工位進(jìn)行了兩次“系留點(diǎn)火”試驗(yàn)。其中第一次試驗(yàn)為5臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)40秒試驗(yàn)，第二次則為模擬一級(jí)海上降落分別模擬了三次起動(dòng)。而此次試驗(yàn)還在現(xiàn)有的系留點(diǎn)火驗(yàn)證箭上方新增了一個(gè)半硬殼結(jié)構(gòu)的框架，以模擬完整一級(jí)尺寸。此外，還裝有格柵舵舵機(jī)的級(jí)間段模擬器，而夢(mèng)舟飛船返回艙和推進(jìn)艙電子系統(tǒng)，以及前段整流罩直接安裝在模擬級(jí)間段上。

如果我們仔細(xì)觀察那枚系留點(diǎn)火試驗(yàn)箭，會(huì)發(fā)現(xiàn)一些玄機(jī)。很明顯，長(zhǎng)征十號(hào)A系留點(diǎn)火試驗(yàn)箭的上半部分包覆了保溫發(fā)泡，而下半部分沒(méi)有，這表明長(zhǎng)征十號(hào)火箭仍然采用傳統(tǒng)的一級(jí)氧在上燃在下的方案。

那么問(wèn)題來(lái)了：YF-100N/P/L的的混合比是2.6，推進(jìn)劑密度分別是1.15和0.81，則體積比應(yīng)該是1.85:1，但是這么一坨東西的液氧箱長(zhǎng)度明顯短于煤油箱（液氧箱長(zhǎng)約6.7米，煤油箱長(zhǎng)約10.4米），這很顯然不太對(duì)勁。

實(shí)際上，結(jié)果十分明確：系留點(diǎn)火試驗(yàn)箭的煤油箱其實(shí)是全尺寸的長(zhǎng)征十號(hào)甲火箭一級(jí)煤油箱，因?yàn)樯婕皬?fù)雜的隧道管等不方便改短，于是采用全尺寸，只截短了氧箱。而根據(jù)1月15日當(dāng)?shù)芈眯猩缗臄z的這“三分之一”枚長(zhǎng)征十號(hào)甲轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射場(chǎng)的畫(huà)面，可以看到火箭完全占滿了專用運(yùn)輸包裝箱。這表明一級(jí)其實(shí)是“全尺寸”但氧箱不完全的版本，通過(guò)一個(gè)模擬段將氧箱剩余長(zhǎng)度補(bǔ)全。

當(dāng)?shù)厝伺臄z的長(zhǎng)征十號(hào)甲試驗(yàn)箭轉(zhuǎn)場(chǎng)

長(zhǎng)征十號(hào)甲火箭的7臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)采用3臺(tái)一字布置的雙向搖擺可二次起動(dòng)的YF-100N，2臺(tái)固定可二次起動(dòng)的YF-100P和2臺(tái)固定一次起動(dòng)的YF-100N。兩臺(tái)YF-100N是模擬的配重，不參與工作。而在火箭實(shí)際點(diǎn)火起飛中，只有5臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)工作，且根據(jù)火焰長(zhǎng)度推測(cè)，起飛段5臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)很可能全部以65%推力起飛，也就是414噸起飛推力。

飛行至一定高度后，YF-100N切換至全推力，同時(shí)YF-100P發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)，夢(mèng)舟飛船逃逸后火箭繼續(xù)飛行至151秒左右關(guān)機(jī)，此時(shí)火箭抵達(dá)105千米以上的遠(yuǎn)地點(diǎn)，隨后使用姿控系統(tǒng)掉頭，展開(kāi)格柵舵準(zhǔn)備進(jìn)入返回段。

這個(gè)時(shí)候只有3臺(tái)YF-100N在工作了，左邊YF-100P剛關(guān)機(jī)還剩一點(diǎn)煤油在燒

由于用于垂直起降的YF-100N和YF-100P只進(jìn)行2次起動(dòng)。根據(jù)央視空天逐夢(mèng)團(tuán)隊(duì)放出的畫(huà)面，火箭在起飛358秒后開(kāi)始再入點(diǎn)火。根據(jù)尾焰判斷，采用外圈2臺(tái)YF-100N發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行。再入點(diǎn)火開(kāi)始速度超過(guò)1700米每秒（其實(shí)已經(jīng)是目前國(guó)內(nèi)最高速度的再入點(diǎn)火了，朱雀3再入點(diǎn)火開(kāi)始時(shí)速度比他低一點(diǎn)），兩臺(tái)YF-100N點(diǎn)火約20秒后減速至1300米每秒后進(jìn)入氣動(dòng)減速段。

在此階段，火箭經(jīng)受氣動(dòng)阻力并減速至300米每秒。著陸點(diǎn)火由1臺(tái)中心YF-100N和2臺(tái)YF-100P進(jìn)行，減速至50米每秒后YF-100P關(guān)閉，中心YF-100N持續(xù)減速至距離海面5米處速度下降為零，隨后YF-100N關(guān)機(jī)，火箭自然濺落在距回收船100米左右處，傾倒后上部配重段和格柵舵裝置和火箭本體脫落并沉入海底。

濺落后，火箭主體結(jié)構(gòu)完好，發(fā)動(dòng)機(jī)噴管沒(méi)有顯著變形，后續(xù)具備送回西安航天動(dòng)力研究所開(kāi)展飛行后情況分析的條件，能為發(fā)動(dòng)機(jī)重復(fù)使用積累更多數(shù)據(jù)。

濺落在“領(lǐng)航者”號(hào)旁邊的長(zhǎng)征十號(hào)甲試驗(yàn)箭

不過(guò)這個(gè)飛行序列可能和實(shí)際還有所區(qū)別，根據(jù)稍早一些的宣傳畫(huà)面來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)征十號(hào)甲火箭正常飛行剖面再入點(diǎn)火將采用2臺(tái)YF-100N和2臺(tái)YF-100P，著陸點(diǎn)火僅為1臺(tái)YF-100N執(zhí)行。有可能是為著陸點(diǎn)火提供更多余量才修改的時(shí)序，等到長(zhǎng)征十號(hào)乙火箭首飛的時(shí)候可能還會(huì)把時(shí)序改回去。

此次任務(wù)其實(shí)也并不是絕對(duì)的十全十美。細(xì)心的人可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，火箭濺落時(shí)有一對(duì)格柵舵并未打開(kāi)。這可能確實(shí)是有一點(diǎn)問(wèn)題，具體我們還無(wú)從得知。但長(zhǎng)征十號(hào)甲試驗(yàn)箭仍然精確的濺落在回收船一側(cè)，而且距離瞄準(zhǔn)點(diǎn)偏差不到10米，展示了其控制系統(tǒng)的巨大余量和強(qiáng)大的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整能力。

沒(méi)有展開(kāi)的一對(duì)格柵舵，其中一個(gè)可能是程序關(guān)閉以減少氣動(dòng)干擾

肯定有人想問(wèn)：為什么回收船出去了但沒(méi)有回收而是濺落呢？這是因?yàn)榛厥沾煌诨厥請(qǐng)銎海挥谜f(shuō)長(zhǎng)征十號(hào)甲火箭采用助降機(jī)構(gòu)回收而非火箭自帶著陸腿著陸，需要一套較大且較為復(fù)雜的輔助機(jī)構(gòu)，同時(shí)火箭在下降過(guò)程中還要和助降機(jī)構(gòu)進(jìn)行通信，以確保火箭和機(jī)構(gòu)的動(dòng)作近似同步。

因此從試驗(yàn)邏輯上來(lái)說(shuō)，它更接近于太空探索技術(shù)公司的“超重”推進(jìn)級(jí)采用的“筷子夾”方案——在IFT-4完成“超重”濺落實(shí)驗(yàn)的情況下，IFT-5才實(shí)現(xiàn)了“超重”的回收。

當(dāng)然了，另一方面很可能是因?yàn)橹烊溉?hào)的“榴霰彈”式和長(zhǎng)征十二號(hào)甲的“鉆地彈”式著陸，長(zhǎng)征十號(hào)甲試驗(yàn)箭這五十多噸的干質(zhì)量要是把回收船擊毀，那就真的損失很大且很丟臉了，后續(xù)一系列試驗(yàn)全部受影響。

因此，最終此次試驗(yàn)仍然采用了相對(duì)保守一些的“濺落”方案，這是符合情理的決斷。最終火箭也確實(shí)精確的落進(jìn)了預(yù)期范圍，所以仍然是一次圓滿成功。實(shí)際上從如此巨大的控制余量和實(shí)際精度來(lái)看，如果真的采用回收船回收，火箭一樣能成功地落到框子里去。

長(zhǎng)征十號(hào)甲驗(yàn)證箭在回收船旁完成最后減速

無(wú)論如何，此次接近實(shí)際飛行的軌道剖面為后續(xù)的低空飛行試驗(yàn)和回收任務(wù)奠定了良好的基礎(chǔ)。隨著上半年長(zhǎng)征十號(hào)乙火箭首飛和下半年長(zhǎng)征十號(hào)甲火箭的首飛，很可能也會(huì)同步驗(yàn)證一級(jí)火箭回收。如果順利的話，或許我們很快就能看到掛在“領(lǐng)航者”號(hào)框架里的長(zhǎng)征十號(hào)乙火箭一子級(jí)。

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