2023中国航天首飞箭之天龙二号，开世界商业航天先河的液体火箭

2022年，对于中国航天而言是一个快速发展的丰收之年，航天发射次数、航天器发射数量再创历史新高，多型运载火箭实现了首飞。2023年，中国航天继续保持快速发展势头，还将迎来一批新型火箭的首飞，比如国家队的“长征六号丙”，商业航天队伍天兵科技的“天龙二号”。

天兵科技以中型液体火箭开局

“天龙二号”（TL-2）运载火箭由北京天兵科技有限公司研制，为三级中型液体运载火箭。该箭芯一级、芯二级、整流罩直径均为3.35米，芯一级、芯二级均采用液氧煤油推进剂。

该箭首飞箭（“张家港号”）芯一级配备3台液发-102（YF-102）发动机，该发动机采用开式循环，单台海平面推力620千牛（约63.3吨），海平面比冲不小于275.5秒，推重比不低于130，采用泵前摆动，可双摆6度；芯二级配备“天火-11”（TH-11）发动机，采用闭式补燃循环，真空推力300千牛（约30.6吨），真空比冲346秒，推重比130，采用泵前摆动；上面级配备“天火-31”（TH-31）空间发动机，采用常温液体推进剂NTO/MMH（四氧化二氮/一甲肼），包含1台3000牛轨控发动机和8台150 牛姿控发动机，真空比冲306秒，其中3000牛发动机可启动不少于20次，150牛发动机可启动不少于2000次，该上面级支持一箭多星部署。

“天龙二号”箭长32.8米，起飞质量150吨，起飞推力190吨，推重比1.27，其近地轨道（LEO）运力2吨，运载系数1.33%，500千米太阳同步轨道（SSO）运力1.5吨，运载系数1%。与同级别液体运载火箭相比，“天龙二号”的运载效率处于中等水平，并不突出，属于入门级产品。不过，“天龙二号”首飞箭一级采用的是来自中国航天科技集团六院的液发-102，之后在一级换装天兵科技自研的比冲更高的“天火-11”发动机以后，运力还有显著提升空间。

按计划，“天龙二号”将于2023年实现首飞。和之前完成火箭首飞的商业航天企业不同，天兵科技将以中型低温液体火箭开局，可谓高起点直接进入商业航天发射主赛道，整体技术实力非同一般。

开世界商业航天先河，先进发动机支撑回收复用

在“天龙二号”首飞箭上，一级配备的是液发-102液氧煤油发动机，而后将替换成天兵科技倾注心力打造的“天火-11”液氧煤油发动机，实现设计的火箭配置。

“天火-11”是我国民营航天唯一的可重复使用补燃循环液氧煤油火箭发动机，也是世界商业航天领域首台闭式循环液氧煤油发动机。“天火-11”发动机供应压力达到35MPa、燃烧压力达到10MPa，保证了所有推进剂进入推力室参与燃烧并产生推力，实现推进剂在最优的状态下释放热量，能量利用率高，发动机比冲比开式循环高约10%，真空比冲达到346秒。

“天火-11”发动机可实现50%-110%的可变推力，重复启动次数大于3次。同时，闭式循环液氧煤油发动机具有涡轮燃气温度低、燃烧稳定性好、无积碳等优点，发动机复用次数大于50次，这些条件使得“天火-11”具备了可复用的能力，也将支持“天龙二号”芯一级实现多次回收复用。

多管齐下打造“廉价火箭”

对于商业航天而言，较低的成本始终是最大的竞争优势之一，也是实现大规模航天探测的必由之路，所以降低成本始终都是商业火箭研制的优先项。

“天龙二号”为商业航天而生，从研制之初就充分考虑了成本因素。以发动机和贮箱为例，“天火-11”80%以上组件由不锈钢或高温合金钢3D打印而成，包括燃气发生器、推力室、涡轮泵、集成阀门壳体等核心组件，是国内尺寸最大的3D打印发动机。相对于传统生产工艺，3D打印发动机整体结构紧凑，组件数量减少80%，制造周期缩短70%～80%，成本降低40%～50%。发动机推重比达到100以上，在世界同量级发动机中处于领先水平。

在一级氧箱设计中箱体采用了国内成熟可靠的LD10铝合金，原材料供应广泛且成本可控；箱底和筒段全面应用自动化搅拌摩擦焊和熔焊技术，减少了焊缝和拼接数量，可使生产效率至少提高30%，研制成本降低20%以上。

可以说“商业航天，成本关天”，如果商业航天企业能以较低的成本进场，无疑是为参与赛道竞争奠定了最大的优势之一。

采用“三平”测发模式，实现“无依托发射”

“天龙二号”采用“三平”测发模式，即火箭实现水平总装、水平测试、水平转运，相对于垂直模式，“三平”发射无需在技术保障区建设大规模垂直总装测试配套设施，对发射区地面设施、道路运输、车辆运输等要求较低，具备了良好的经济实用性。

为了支持“天龙二号”的发射，天兵科技研制了包含发射架、发射台等设施的地面发射系统，仅需一块平整的硬化水泥场坪即可完成起竖、测试、加注、发射工作，即无需建造发射塔架、导流槽，所有发射设备不依赖某个特定发射场，实现了高效灵活的“无依托发射”。

基于“三平”测发模式和可移动的地面发射系统，“天龙二号”成为了“自带体系”的火箭，可以适应每一个发射场，实现哪个发射场有空就去哪里发射，响应速度将远远超过传统的液体运载火箭。

作为民营商业航天企业，天兵科技推出“天龙二号”瞄准的是国内外小卫星及星座卫星发射需求，依托可复用、低成本、快响应等突出优势，“天龙二号”将成为商业航天发射市场上的一支新锐力量，期待“天兵”射“天龙”！

作者：大白高国