6月1日，长征十二号乙运载火箭在东风商业航天创新试验区成功首飞。从立项到首飞，这枚由中国航天科技集团有限公司所属中国商业火箭公司抓总研制的火箭只用了约21个月。

当前，我国低轨互联网星座正在加快组网。火箭面临的核心命题是：如何把进入空间的一次性任务能力，升级成大规模、低成本的“批量”运输能力。

作为新入局者，长十二乙火箭给出了自己的解法。

运力：在工程边界挖潜

运载能力，是一枚火箭工程设计的原点。单芯级构型的长十二乙火箭拥有不低于20吨近地轨道运载能力。

20吨意味着什么？

横向看，这一运力在我国现役商业火箭中位居前列。而对低轨互联网星座而言，20吨级意味着，“一次发射，可以部署一个轨道面的卫星。”航天科技集团张博戎介绍。好处显而易见，少打几次、组网更快，也能摊薄单位入轨成本。

20吨运力怎么来？

这是火箭研制团队在现有条件下沿着工程约束边界反复探寻，求得的一个最优解。

第一道约束，来自动力系统。航天科技集团六院发动机团队为长十二乙量身打造了新型百吨级液氧煤油发动机，这是火箭运力的源头。发动机连同推进剂贮箱，被一同放进火箭子级。其中的道理不难懂：安置的发动机越多，火箭运力越强。但这条路并非没有尽头，比如，箭体直径越大，可装载的发动机越多，但直径本身也被牢牢约束着。

第二道约束，来自运输。在内陆发射，主流的运输方式是铁路，但我国使用铁路运输火箭，直径上限是3.8米。能不能突破？团队将目光投向公路。航天科技集团李茂介绍，4.5米被视为公路运输的直径上限，长十二乙火箭最终选定一个贴近4.5米的“优先数系”——4.37米。所谓“优先数系”，是一组经过科学计算、等比分布的推荐尺寸，在工程标准化领域应用很广。“再小一点，比如4.2米，9台发动机就有些放不下了。”李茂说。

第三道约束，来自“体型”——火箭的长细比。团队将火箭长细比控制在16左右，让箭身显得比较“匀称”。航天科技集团吴金花介绍，火箭不能一味拉长：立在发射工位上，箭体越长，所受的风载荷越严酷；飞行中，过于细长的箭体本身固有频率偏低、结构刚度变差。循着长细比和4.37米的箭体直径推算，火箭全长控制在72米左右。

动力：把“成熟”用到极致

转运现场，记者看到火箭以水平姿态平稳运往发射工位。一级底部9台发动机紧密排布，均覆盖着鲜艳的红色保护罩，在戈壁的阳光下格外醒目。

火箭采用液氧煤油动力方案。航天科技集团单磊介绍，液氧煤油技术成熟度较高，工程基础较好，试验体系也比较完备，“用起来更皮实一点”。它采用的是开式循环，把驱动涡轮泵做完功的废气直接排掉，不再回收利用。单磊介绍，相比补燃循环，开式循环性能要低一些，但换来的是结构简单，研制速度快。

全箭使用了两型发动机：火箭一级并联9台YF-102R，一齐点火，把火箭推离地面、加速穿过稠密大气；二级用1台YF-102RV接力，在近真空中点火，把卫星送入预定轨道。

一级的YF-102R，是一款重复使用的百吨级液氧煤油发动机。

其名称里的“R”取意reusable（重复使用）。单磊介绍，和只用一次的发动机不同，它具备多次起动和大范围深度变推能力，因为回收时，一级要在临近地面时，像踩刹车一样把推力收住。同时，它采用大流量针栓式喷注器，把推进剂经由中心针栓喷入、混合燃烧，形式相对简单，也便于调节推力。为适应9台并联的紧凑布局，YF-102R使用了泵后摇摆。“涡轮泵不摆，只摆推力室那一段，摇摆机构小，占的横向空间就小了。”单磊说。

二级的YF-102RV是高空发动机，“V”是vacuum（真空）。航天科技集团杜海浪介绍，这款发动机核心部件继承自一级发动机，只按工作环境改型，节省研制周期，利于批量生产。它采用泵前摆设计，同时因为身处真空环境，喷管越大，发动机效率越高，发动机配备了一个大面积比高空喷管。

那么，当一级9台发动机以如此紧凑的方式协同工作时，如何确保稳定工作？

李茂介绍，9台发动机构成了天然的动力冗余，长征十二号乙运载火箭为此用上了一项叫“多执行机构故障诊断与系统重构”的技术。

第一步是故障诊断。每台发动机都自带一整套传感器和控制器，各有各的“大脑”，实时盯着自己的工作状态。

第二步是系统重构。飞行中，若一台发动机或伺服机构失效，箭上系统会自动检测故障情况，重新生成控制方案，确保剩余发动机在飞行中协同补偿推力和姿态，继续将火箭送入预定轨道。

把火箭做成一款“产品”

长十二乙火箭箭体上几乎所有技术取舍，都源于它首先是一款商业“产品”——要用有限的投入、有限的时间，快速形成可靠、低成本的能力。

在设计端，减重即降本。对火箭来说，尤其是对入轨的末级，减重格外重要，末级本身每增加一公斤，运载能力就减少一公斤。长十二乙火箭二级采用了4.37米的大直径共底贮箱，省掉一截箭体长度和重量。和以往的夹层共底不同，长十二乙使用更轻的单层共底，再在表面喷涂一层聚氨酯泡沫，相比夹层方案，加工周期缩短约85%、成本下降约90%。

在供应链端，火箭在元器件选用上进行了探索。首飞中，火箭搭载试用了一批车规级元器件。航天科技集团闫峰介绍，以车规级芯片为例，与传统靠层层筛选、挑出合格品的方式不同，它在生产阶段，就把工艺控制好，来保证产品质量，一条产线的“百万失效率”可以控制在百万分之几，产品稳定，成本大幅降低。

此外，柔板电缆、TSN（时间敏感网络）等技术都在本发任务中搭载验证。柔板电缆的技术把原本一根根的束状电缆，变成扁平、柔软、依附在结构表面的“膜片”，同样的电缆能减重四成左右——这种技术在其他领域已成熟应用，用到运载火箭上还是第一次。TSN是下一代时间敏感以太网，能在确定的时间内完成多类信息的传输，将确定性提到微秒级。闫峰介绍，TSN对火箭电气系统是一次更新换代，未来两年相关产品会逐步上箭。

在发射端，长十二乙火箭依托商业火箭公司自建的研试发射工位——这也是集团公司首个自建的大型研试发射工位。航天科技集团梁艳迁介绍，自建工位使发射节奏更为可控，也降低了发射场使用成本。该工位按多种推进剂兼容设计，具备液氧煤油、液氧甲烷推进剂的加注保障能力，可满足起飞推力1000吨级、4米级直径运载火箭发射需求及技术迭代飞行验证，并具备较快的发射后恢复能力，可为后续高频次任务提供支撑。

实际上，随着每次发射，结构、动力和电气系统都会不断优化。这正是长十二乙火箭作为一款“产品”持续迭代的方式。

“长十二乙火箭说到底和汽车、飞机一样，都是一种运载工具，会根据用户需求不断迭代。”张博戎介绍，长十二乙火箭首飞之后，不会把技术状态就此固定下来，后续还将继续优化结构重量，一些新技术单机也会陆续上箭。这种迭代是细水长流的，“可能不会存在比较明确的节点，但会持续进行。”他补充说。

作为火箭心脏的动力系统同样如此。单磊介绍，目前YF-102R、YF-102RV两型发动机的后续多个版本正并行推进研制，性能还将进一步得到提升。

值得注意的是，长十二乙火箭一级按重复使用方向开展设计，但本次首飞任务未进行回收试验。“重复使用是我们追求的重要目标，但当前更迫切的是尽快形成进入空间的能力，满足我国大规模互联网星座组网等商业发射需求。”梁艳迁介绍，后续火箭研制团队将沿“分步验证、持续迭代”的路径，继续攻关重复使用技术。

一些面向后续重复使用的技术铺垫，已经体现在火箭的工程设计中。若实施一级回收，其在返回过程中，贮箱内推进剂可能因失重向上漂移，而发动机入口位于底部，这就可能影响再次点火。李茂介绍，团队在贮箱内设置单向止逆阀，把推进剂约束在了贮箱下部。

除此之外，传统火箭依靠火工品爆炸解锁分离，瞬时冲击会带来结构变形和额外重量。长十二乙火箭采用气动分离，航天科技集团陈洋介绍，分离全程由洁净高压气体推动完成，没有爆炸冲击，也不产生火焰和多余物，相关部件还可重复检测、重复使用。这些设计都为后续重复使用和持续降本留下了接口。

先把卫星送上去，再把成本降下来，把重复使用能力做出来，长十二乙火箭的首飞，与其说是一个答案，不如说是回答一个问题的开始：当太空运输进入高频次、规模化、商业化时代，中国火箭的下一个方向一定是跑得更快、更稳、更经济。

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