「灵动飞天」完成第一款火箭发动机方案设计

　　来源：36氪

　　受军民融合政策推进、小卫星市场快速发展影响，2017年中国民营商业航天赛道涌现出一批新创业公司。我们近期接触的灵动飞天即是其中一家。

　　灵动飞天主要提供商业运载火箭动力系统、商业小卫星姿轨控系统，已于去年获得来自东方富海、哈工大机器人集团天使轮融资。

　　商业火箭动力系统业务方面，目前已经完成第一款级固体火箭发动机的方案设计，未来希望将火箭动力系统通用化、模块化和组合化，以快速低成本满足商业市场不同载荷的普遍性需求。

　　商业小卫星姿轨控系统业务方面，近期将要组织1N级推力器的真空点火。


近期，灵动飞天的业务重点主要在动力系统方面。

　　灵动飞天的第一款产品为3级固体火箭发动机，希望能够实现LEO轨道250公斤，SSO轨道150公斤运载能力。这款产品来自于客户的定制需求，通过分析客，灵动飞天确定了三级发动机的设计，在充分借鉴了世界主流固体火箭发动机成功经验后，确定了前后翼柱型装药结构、丁羟三组元推进剂、复合绝热结构、深潜入+特型形面C/C组合喷管等技术实现方案。

　　官方表示，目前第一款火箭发动机产品已经完成了方案设计及评审。团队表示，经过论证、计算分析及专家把关，该型发动机各项性能参数合理，可实现性好、研制生产成本预计大幅度降低，可以依照此方案开展研制工作，有望于明年上半年完成总装总测及试车，之后交付客户用于发射。

　　高可靠性是火箭客户最为关注的要点，低成本则是竞争力的重要体现，这也是灵动飞天的产品策略。

　　为了保证高可靠性，团队将高可靠性理念贯穿于整个设计过程，充分借鉴成熟产品的设计、研制方法，采用余量设计并选择成熟工艺方案。同时，为了保证可实现，采用了相对成熟的工艺及材料，比如配方方面采用了三组元丁羟推进剂，这是市面上非常成熟的配方，材料方面一级发动机就采用了D406A钢、二级三级发动机采用了T700碳纤维等成熟材料，同时在工艺上尽量选择了浇铸工艺、旋压、焊接、热处理等成熟工艺。

　　为了保证低成本，团队从多个方面入手：一是键技术验证工作论证透彻，避免反复，减少不必要的浪费；二是避免工装、模具等的中间过渡状态，加快研制进度，节约研制经费；三是原材料采购、生产加工端择优选取合格供方，降低采购成本；四是实行扁平化的管理，节约人力成本、时间成本。

　　从技术实现路径来看，灵动飞天采用的多是相对成熟的技术。那未来与体制内的火箭相比，未来是否能够保持竞争力？创始人吴刚认为，“首先相对成熟的技术指的是是经过充分验证的技术，也是目前体制内的主流技术，公司和体制内完全是处于同一个水平上；其次，公司通过创新可实现低成本、高可靠、快速响应；再次，公司目前通过技术创新，正在探索一种新型的推进剂装填方式，预计相较传统的装填方式，可用更低的成本和更短的时间达到同样甚至跟优的性能体现。”

　　此外，当前，小卫星市场的快速发展，对火箭及其运载服务提出了新的需求。根据Spaceworks预测，从2017年至2023年，全球将发射近2400颗质量在1-50kg的微纳卫星。而据NSR预测，2017年至2024年全球发射100kg以下微小卫星约2200颗。但在2017年全球的火箭发射仅为91次，中国火箭发射19次，其中绝大多数都是支持体制内任务。短期来看，民营公司若解决了发射场问题，仍有一定优势。

　　除偏定制的第一款产品外，灵动飞天规划于2018年年底设计完成一款直径3000MM的第二代三级固体火箭发动机，设计实现SSO轨道运载能力1000kg；于2019-2020年度设计完成组合化三级固体火箭发动机动力系统，该系统将以第一代直径1400MM发动机作为助推级，以第二代直径3000MM发动机作为芯级，设计实现SS0运载能力1500KG。

　　长远来看，灵动动力希望通过将火箭动力系统通用化、模块化和组合化，以快速低成本满足商业市场不同载荷的普遍性需求。

　　与市面上不少火箭领域的公司重在提供火箭运载服务不同，灵动飞天将业务重点放在固体火箭的动力系统。吴刚分析，“航天发展，动力先行，在目前中国民营航天所处的大背景下，民营企业掌握了动力系统科研、生产配套能力，就拥有了一定的竞争力；发动机相较火箭总体而言更容易，更快速实现产品化，且在商业化方面固体火箭发动机作为军民两用技术，拥有更广泛的市场应用；同时，作为分系统，更容易实现技术迭代和改进，通过产品的具体体现，具有更好的商业化和市场化前景。”



　　除火箭动力系统外，灵动飞天还对外提供商业小卫星姿轨控系统解决方案，主要应用于清除星箭分离时卫星初始状态偏差，运行时姿态的保持与调整以及轨道控制等；产品覆盖多款单组元发动机、冷气发动机等；近期将要组织1N级推力器的真空点火。

　　团队表示，灵动飞天的卫星姿轨控推进系统性能指标与国有单位的处于同一水平，但最终产品化后成本可能低30-40%；下一代产品中将探索采用新的工艺方法，用于推力器某关键部组件的加工生产，可以节约研制周期，并进一步控制研制成本。

　　团队之所以选择两条业务线同时并行，主要是因为卫星和火箭相辅相成，卫星牵引火箭，火箭支撑卫星，虽然二者单价相差很大（约10倍左右），但因为现在“一箭多星”卫星动力系统的需求量也很大。



　　现阶段，灵动飞天已经组建了团队。与市面上的火箭团队多为技术出身不同，灵动飞天的创始团队由军贸市场从业经历的高级管理人才组成。创始人吴刚硕士研究生毕业于西北工业大学，曾任校研究生会副主席，毕业后就职于军贸公司保利科技，从事军贸市场工作，具有重大军贸项目的丰富市场经验和客户资源。核心成员Mr.Xiong，硕士研究生毕业于西北工业大学，曾任校研究生会主席。曾就职于国内著名的军贸公司中国航空技术进出口有限公司，负责过多项重大军贸项目，3年常驻海外市场经验。

　　技术团队方面，核心技术人员均来自于北京航空航天大学，哈尔滨工业大学，南京理工大学等工信部七所高校当中，均为主任设计师或主任研究师岗位职称，研究员或高级工程师技术职称，曾作为主要负责人，深度参与CZ11运载火箭动力系统以及快舟-1运载火箭动力系统研制和跟产工作。此外，团队与西工大、北航等建立了科研协作关系和战略伙伴关系，高级专家顾问团队来自于航天科技集团、航天科工集团和兵器工业集团。