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赤兔1号运载火箭的一级火箭底部,是一个直径2.25米、高4.5米的发动机舱。在这个紧凑的空间里,要紧密排列5台赤兔C型发动机,并且让它们协同工作,远不止是简单地把5个发动机绑在一起。其设计的精妙之处在于:

  • 布局与支撑:5台发动机呈特定几何形状并联,通过先进的发动机悬挂系统与箭体连接。这个悬挂系统不仅要承受起飞时300吨级的巨大推力,还要在回收着陆时,缓冲发动机再次点火和触地的冲击力。
  • 动力与容错:这种设计的核心优势是“冗余”和“灵活调节”。起飞时,5台发动机全力输出,提供澎湃动力。而在回收阶段,即使其中一台发动机需要关机或调节推力,剩下的发动机依然可以通过协同工作,维持火箭的稳定,这就是之前提到的多发动机协同控制与容错能力

“大气层内的姿态控制”:如何稳住“倒着飞”的火箭

如果说火箭上升是“箭指苍穹”,那回收返回就是一段惊心动魄的“倒车入库”。当一级火箭分离后,它会调转方向,尾部朝下,高速冲向大气层。这时,如何在大风、高温和剧烈震动中稳住身形,就是姿态控制要解决的核心难题。

根据新空间航天的测试规划,这个过程的控制逻辑主要分为三步:

  1. 感知与计算:箭载计算机通过传感器实时感知火箭的位置、速度和姿态,并计算出需要怎样的推力调整才能精准落回目标点。
  2. 执行与调整:指令下达到发动机。赤兔C型发动机通过最大30度的灵活摇摆,改变推力方向,产生控制力矩,以此来抵消气流干扰、调整飞行轨迹。这个过程就像你双手平衡一根长杆,杆子往哪边倒,手就需立刻向相反方向移动。
  3. 容错与稳定:在返回大气层这种复杂工况下,系统还要验证在非对称推力(比如部分发动机工作、部分不工作)、单台发动机推力调节等特殊情况下的稳定性。

根据规划,为了将这些设计变为现实,新空间航天将在2026年全面围绕发动机悬挂系统、推力控制系统、姿态控制与安全着陆技术,展开实际飞行验证。这将是检验这套复杂系统是否真能“飞回来”的关键一步。