液氧甲烷火箭成航天寵兒，中國差點創造歷史，SpaceX猛禽不容小覷

火箭有很多，但目前航天界的寵兒是“液氧甲烷火箭”，很多國家和民營航天公司都在研發液氧甲烷發動機和液氧甲烷火箭，其中SpaceX的星艦火箭（使用猛禽發動機），ULA的火神火箭（計劃方案BE-4液氧甲烷發動機，備選AR-1液氧煤油火箭發動機）都計劃2022年首飛，但至今爲止也沒有發射動靜。

只有中國民營航天公司藍箭，自主研發的“朱雀二號”液氧甲烷火箭在2022年實現首飛，遺憾的是首飛失利。若是成功的話，將會創造歷史：全球首款發射成功的液氧甲烷火箭！

根據官方的公告顯示：火箭一級、二級主機飛行正常，二級遊機工作異常，導致火箭雖然飛到了400公里的高度，但沒有達到目標軌道高度，最終導致火箭發射任務失利。

這次出現異常的二級遊機不僅能提供動力，還能調整姿態，爲星艦分離做最後的準備。可沒想到的是，二級遊機出現故障，也就是百米賽跑已經跑了99米，就差臨門一腳卻出問題，導致火箭沒能將衛星送到目標軌道高度。

無論是官方，還是航天愛好者，都對朱雀二號火箭給予了很高的評價，認爲“雖敗猶榮”，因爲朱雀二號是首次飛行，火箭的首飛本來就可能會出現各種事故，長征五號運載火箭總設計師李東表示：大型低溫火箭，在全球的首飛成功率只有50%。

其次，朱雀二號遙一火箭是人類第一款液氧甲烷火箭發射，而朱雀二號一級、二級主機飛行正常，也充分說明了中國的液氧甲烷發動機經受住了考驗，而這就是最大的成功。

目前朱雀二號遙二火箭已經開始總裝，爲朱雀二號第二次發射做準備，但是朱雀二號遙二火箭也有遊機，所以遊機飛行異常的原因還需要徹底解決，才能保證遙二火箭正常發射。

液氧甲烷火箭有很多優點，它的比衝僅次於液氧液氫火箭，但是甲烷比液氫更便宜，發射費用低；

液氧甲烷的溫差比液氧液氫要小，隔溫措施更簡單；

液氫密度低，需要用更大的罐子儲存；而甲烷密度較高，用到的罐子較小，自重較低。

液氧甲烷火箭不會結焦，使用維護極爲方便，滿足可重複使用火箭的需求等。

液氧甲烷火箭的關鍵點，就是液氧甲烷發動機，目前有很多個液氧甲烷發動機：

也就是說，在液氧甲烷發動機方面，航天大國們都在發力，但是多款液氧甲烷火箭都還沒有發射，這下就能明白朱雀二號首飛的意義有多大了吧！

雖然都是液氧甲烷發動機，但是不同的液氧甲烷發動機採用的循環結構不同：

雖然看圖會非常直觀的看出來不同的循環結構，但可能還有很多人比較懵，這都是啥？

通俗來說就是，火箭發動機，就是將燃料和氧化劑推送到燃燒室，最簡單的方式就是燃料和氧化劑罐子是高壓，燃燒室是低壓，如此一來只需要通過閥門來調節流量，就能讓火箭發動機運轉。

但是這有一個缺點，想要儲存高壓燃料，罐子必須要非常厚，而罐子越厚需要帶的燃料就越多，帶的燃料越多就需要更多的燃料來推動火箭，所以這個方案不划算。

還有一個方案：想要把燃料和氧化劑擠到燃燒室中，還可以通過泵來實現，而火箭對燃料的需求量非常大，泵每秒鐘要推動上百升的燃料，也需要能量才能驅動。預燃室存在的目的就是驅動渦輪泵，預燃室可以燃燒一部分燃料來推動渦輪泵。

開式循環：預燃室產生的廢氣直接排到外界，而且如果預燃室的燃燒非常充分，燃燒室的溫度將會過高，損壞渦輪葉片。所以一般採用富燃的方式，也就是燃料多一些，氧氣少一點，這樣還沒有完全燃燒的燃料就能帶走熱量，讓預燃室的溫度不至於太高。但缺點就是這些燃料都被浪費了，耗油量大。目前朱雀二號使用的TQ-12發動機就是開式循環，SpaceX的梅林發動機也是開式循環，不過梅林發動機使用的是液氧煤油當作燃料。

能不能把預燃室排出去的廢氣再放回到燃燒室呢？

可以，這就是閉式循環！

閉式循環（富燃）：預燃室有大量沒有完全燃燒的燃料，放到燃燒室中繼續燃燒。但缺點是如果使用的是“液氧煤油”，沒有完全燃燒的煤油會產生大量的碳顆粒，它會積碳、結焦，很容易堵塞發動機，所以使用閉式循環（富燃）不能使用液氧煤油，液氧液氫、液氧甲烷倒是可以使用這種方式，因爲它們不會結焦、積碳。

閉式循環（富氧）：如果放入到預燃室中的燃料少一點，氧化劑過多，這就是閉式循環（富氧），它解決了液氧煤油會產生結焦的難題，但它會產生高溫，需要特殊的合金才能承受住如此高的溫度。

全流量分級燃燒：它有兩個預燃室，一個預燃室是富氧，一個是富燃，因爲所有的氧化器和燃料都要經過預燃室，所以叫做“全流量”。

全流量分級燃燒顯然可以更充分地利用燃料，但對技術要求更高，目前放眼全球，也沒有幾個全流量分級燃燒的發動機，猛禽發動機算是一個，實力可以說是不容小覷。如果使用猛禽發動機的星艦能夠成功發射，那它也將會創造歷史！

同樣是液氧甲烷火箭，天鵲發動機採用的是開式循環，而猛禽發動機採用的是全流量分級燃燒，是否代表着天鵲發動機不如猛禽發動機呢？

其實這東西沒有絕對的好還是壞，就比如：同樣是燃料，液氧液氫的比衝最高，爲啥還有很多火箭使用的是液氧煤油？因爲需求不同！

天鵲發動機是中國民營企業藍箭研發的，目的是爲了爭奪商業發射市場，作爲一家2015年才成立的企業，思考的肯定不是研發最新科技，而是從最簡單的開式循環研發，之後再慢慢升級。如果一開始就研發全流量分級燃燒方式，難度太大，需要投入的資金更多，研發週期更長，不利於民營企業的發展，很可能還沒發展起來，就倒閉了。

而SpaceX在2015年就已經實現了盈利，可以用利潤支持開發，所以研發猛禽發動機也順理成章。

更重要的是，東西不是越好就越好，而是要匹配任務。比如：一個擁有博士畢業證，各項技能都非常強的人去應聘前臺，但對工資要求是5萬一個月，HR肯定不會錄用；而是錄用一個雖然學歷不起眼，但對工資要求是隻有5000塊一個月的人。畢竟對於前臺來說，這個學歷已經夠用了。

朱雀二號瞄準的是低、中、高軌道的運載發射任務；而猛禽發動機是裝載在超重型星艦運載火箭上面，該火箭的任務是載人登火任務，對發動機的要求更高。

不管怎麼說吧，液氧甲烷火箭目前是研發的新方向，各個航天大國都在蓄力中，而朱雀二號率先首飛，雖然首飛失利，但是一級和二級發動機主機經受住了考驗，算是“雖敗猶榮”。