重複使用運載火箭

重複使用運載火箭是指從地面起飛完成預定發射任務後, 全部或部分返回並安全著陸, 經過檢修維護與燃料加注, 可再次執行發射任務的火箭。重複使用運載火箭的概念是相對於一次性使用運載火箭而言的。

重複使用的優點和終極目標是為了減少運載器一次性使用後拋棄昂貴的箭體、發動機及電氣設備造成的浪費, 通過多次使用分攤費用來降低運載器的生產與發射成本。

重複使用運載火箭是降低空間運輸費用的重要手段, 也是提升空間快速回響能力的有效途徑, 具有成為潛在戰略威懾的可能。另外, 重複使用運載火箭也代表了當今航天科技領域的最高水平, 其具有的技術溢出與產業升級效應將顯著提升相關領域的技術水平和創新能力, 推動國民經濟成長. 因此, 各航天大國都把發展重複使用運載火箭作為未來發展重點.

基本介紹

• 中文名：重複使用運載火箭
• 外文名：Reusable rocket

背景

航天技術的成就給人類帶來極大的利益,但是高昂的發射費用使人們望而卻步,阻礙了人類航天活動的快速發展,降低發射費用——降低進入太空的費用一直是人們的期望。20世紀70年代開始提出研製重複使用運載器(reusablelaunchvehicle,RLV)的計畫,其目標是通過重複使用技術來降低發射費用,如英國的HOTOL、德國的桑格爾等。20世紀80年代美國研製成太空梭,但太空梭的實際結果正好與預期的相反,美國太空梭在技術上雖然獲得了重大的突破,但在經濟運作上沒有達到預期目標。單位有效載荷重量的發射價格反而超過常規一次使用的運載火箭。其主要問題是太空梭大量使用新技術,使發射操作過於複雜、助推器和防熱結構沒有達到預期的重複使用率,以及載人載貨混合等一系列問題,結果使發射費用大幅上升。美國在吸取研製太空梭教訓的基礎上,試圖用單級入軌方式的重複使用運載器來解決太空梭存在的問題,他們認為單級入軌的重複使用運載器操作可以象飛機一樣簡單,自由起飛降落。

隨著航天活動的開展,人們不僅希望能利用火箭把衛星、飛船等有效載荷送入太空,而且希望能將其某些關鍵部件、關鍵設備、實驗結果從太空返回到地面。太空梭的問世給了人們重複使用運載火箭的啟發,運載火箭技術的發展也使得研製重複使用的運載火箭成為可能,商業發射服務的低成本要求也使得重複使用運載火箭的需要越來越迫切。因此,當前世界各主要航天國家都積極地投入到重複使用運載火箭的研究和驗證工作中。

除了太空梭外，目前所有的航天運載器都是以運載火箭為代表的一次性使用運載器，若運載火箭能像太空梭一樣實現可重複使用，通過控制可重複使用的關鍵技術，勢必會降低火箭發射的成本。因此運載火箭的可重複使用技術目前成為國際航天重點研究方向之一。美國基斯特勒宇航公司（Kistler）的K-1、空間探索技術公司（SpaceX）的Falcon9火箭先後開始研製基於多級入軌的完全可重複使用運載火箭。

分類

根據不同的分類方法可以劃分出很多類型,按重複使用程度可分為部分重複使用和完全重複使用,按入軌級數可以分為單級入軌(SSTO)和兩級入軌(TSTO),按動力類型分為火箭動力和吸氣式組合動力,按起降模式可分為垂直起降、水平起降和垂直起飛/水平降落,按外形可分為帶翼構型(含翼身融合體、升力體、乘波體)和火箭構型.

關鍵技術

（1）精確返回飛行與安全著陸控制技術

RLV一二級分離後,一子級實施返回著陸飛行,經歷從亞軌道高度逐漸下降到地面的過程,飛行環境複雜且存在較多隨機性的擾動因素.在此過程中,發動機多次工作,使用推力矢量控制(TVC)、RCS、氣動柵格舵面等多種控制機構,克服各種內外部干擾,進行姿態、位置、減速機動控制,精確返回並安全著陸至指定著陸場.為達到精確返回、安全著陸目標,必須對運載器自身特性、飛行環境與擾動進行精確數學描述,進行多輪GNC控制算法仿真和原理性飛行試驗,實現控制算法和執行機構之間的最佳化匹配.精確返回飛行與安全著陸控制技術可以轉化套用於現役火箭殘骸飛行控制,解決落區安全問題;或者套用於太空飛行器地外天體定點軟著陸.NASA噴氣推進實驗室研究了一套燃料最佳化轉移制導算法(G-FOLD),為RLV返回著陸、月球/火星定點軟著陸提供技術儲備.我國在探月工程嫦娥三號任務中成功實施了月面軟著陸,初步掌握了控制方法.RLV返回著陸還涉及軌跡最優規劃問題,主要研究RCS系統何時工作及持續時間、發動機工作時間和推力大小、不同飛行階段分段控制時如何確定每段起點與終點的速度與位置約束,以及柵格舵和著陸緩衝機構打開時間的確定等.軌跡最佳化的目的是使推進劑消耗最少,同時減弱氣動加熱影響,並保證實現高精度著陸.在多種約束條件下,軌跡最優規劃採用傳統的理論和方法會遇到無法收斂或者收斂到一個次優解的問題.SpaceX公司GNC首席工程師LarsBlackmore和德克薩斯大學Acikmese[30]提出了一種無損凸最佳化理論,具有快速收斂、對初值不敏感、所得解即為全局最優解等優點.Masten公司的Xombie飛行器在垂直返回制導控制上採用無損凸最佳化方面的研究成果,取得了NASA發起的“月球著陸器挑戰計畫”大獎賽的第一名.SpaceX公司未公開一子級回收相關技術細節,據推測可能也使用了無損凸最佳化的研究成果.

（2）變推力可重複使用發動機技術

實現RLV返回著陸要求發動機具備多次啟動能力;同時返回過程中貯箱推進劑剩餘量不足10%,貯箱壓力降低,發動機點火啟動條件(入口壓力、溫度條件)也偏離正常範圍,要求發動機必須具備在寬入口條件下的點火啟動能力.在著陸段,要求通過發動機推力調節,使速度降低到著陸所允許的條件.發動機大範圍變推力需要通過多個調節元件來實現,調節控制規律複雜,同時噴注器、再生冷卻身部、渦輪泵等關鍵組件也要具備相應條件下可靠工作的能力,需要開展大量研究、試驗工作.另外,傳統液體火箭發動機均為一次性使用,無需考慮重複使用相關的健康監測與剩餘壽命評估問題.而垂直起降提出的重複使用技術要求,需要開展發動機健康監測與剩餘壽命評估技術,涉及到發動機數據採集處理、故障診斷與控制、智慧型減損和壽命評估等相關技術.例如藍源公司新謝帕德號火箭助推級採用了50噸推力的BE-3液氫液氧發動機,該發動機能夠在18%~98%範圍內進行連續推力調節,並具備多次重複使用能力.該公司正在研製性能更優異的250噸級推力的BE-4發動機,採用分級燃燒、液氧甲烷推進劑,已經進行熱試車試驗.

（3）高可靠著陸緩衝機構技術

在火箭回收過程中,必須使用高可靠的著陸緩衝機構減緩著陸瞬間衝擊過載,使箭體平穩著陸.著陸緩衝機構要有較好的強度和緩衝功能以及對傾斜姿態、殘餘速度的適應能力,從而保證著陸的穩定性.由於著陸支架靠近火箭發動機,還需具有承受反侵熱流的熱防護能力.著陸緩衝機構採用支腿式軟著陸機構,具有可收放、可重複使用、緩衝效率高、著陸穩定性好、占用空間少等優點.目前地外行星探測器軟著陸探測時廣泛採用支腿式探測器,其中最為關鍵的吸收著陸衝擊載荷的緩衝器技術已得到工程驗證.RLV回收所使用的著陸緩衝機構需要承受箭體幾噸甚至十幾噸的著陸重量,技術難度遠遠超過幾百公斤的探測器所採用的著陸緩衝機構.

（4）返場快速檢測與維護技術

RLV回收後只需經過簡單維修和加注燃料就能再次使用是降低成本、提高快速回響能力的關鍵.返場後需要在短時間內對箭體狀態進行檢測分析與維修,但傳統手段主要通過拆卸箭上產品進行逐個檢測,出現故障主要通過依靠人力進行故障分析定位,且通常為了復現問題需要做大量的重複試驗,對發射周期與成本造成較大影響.為了縮短發射周期和降低成本,RLV的返回複測需要按快速、智慧型、高效的原則,採用無拆卸快速檢測與維護技術.通過結合箭上專家系統快速複測,對運載器的全箭健康狀態和預期壽命進行自動評估分析,並對出現故障或壽命預期較低的部件進行及時維修或更換,在短期內給出箭體可再次發射的結論.箭上各系統在設計中需要融入健康管理的理念,統籌設計.

發展特點

(1)可重複使用運載火箭是航天運輸發展的重要方向.經過半個多世紀的發展,運載火箭的功能特點、運載能力、成本效益、技術途徑、研發模式等已完成了多次躍升與革新,經歷了由進入空間向天地往返、由高污染向無污染、由高成本向低成本、由一次性使用向可重複使用、由政府研發向企業研發的轉變.雖然傳統一次性運載火箭在功能性、安全性和可靠性等方面基本能滿足目前發射任務的需求,但隨著航天運輸技術要求日益複雜、市場競爭日益激烈、太空探索任務的拓展以及商業發射任務的劇增,對發射成本、發射周期、機動性、可靠性及運載能力都提出新的要求,發展回響速度更快、成本更低、更安全可靠的RLV成為必然選擇.

(2)可重複使用運載火箭研究難度高、風險大.與一次性火箭相比,RLV的技術難度要大得多,涉及氣動、熱防護、動力和導航制導與控制(GNC)等方面的關鍵技術,且成本高,例如NASP項目因吸氣式動力技術難以克服,最終在研製八年、消耗數十億經費的情況下中止.幾十年來,RLV項目多達上百個,發展道路跌宕起伏,從NASP,X-33,DC-X,RBS到XS-1,隨著發展目標不斷調整,各國更加認識到,發展目標和方案必須與關鍵技術的發展水平相適應,目標制定得過高、技術指標過於先進就會增加關鍵技術的難度,同時難以降低成本、提高可靠性,並且直接影響目標的可實現性,增加了研製風險.

(3)市場需求和技術創新共同驅動可重複使用運載火箭發展.快速回響、寬適應性、經濟性是航天運輸系統追求的主要目標.運載火箭技術經過幾十年的發展,逐漸成熟並趨向於產業化發展,航天動力、電子元器件、新材料、先進制造工藝等多個領域獲得突破,技術創新使運載火箭能夠像飛機返回發射場(航天港)一樣往返空間,並在加注燃料和簡單維護後再次發射成為可能.另外,為構建和維持體系化穩定運行的航天系統,需要降低進入空間的成本,將一次性火箭發射單位載荷價格由目前的6000美元/公斤降到2000美元/公斤以下,以“軌道革命”的形式促進發射需求呈指數級增長.這種大幅度降低入軌價格的運載器是一次性火箭無法做到的,必須採用RLV技術.因此,RLV的技術發展是由航天技術創新的內在要求、用戶與市場的外部需求共同驅動的.

國外發展現狀

實現運載火箭重複使用技術從總體上講,可分為部分重複使用和完全重複使用兩大類,完全重複使用技術又包括單級入軌和多級入軌技術。當前國外正在積極發展的部分重複使用技術主要包括採用降落傘減速裝置(或反推火箭)和帶翼飛回式結構回收火箭的關鍵部件。這方面的典型型號有美國的太空梭及先進運載系統(AdvancedLaunchSystem-ALS)。太空梭最初構想是想通過部分重複使用技術來大幅度降低運輸成本,但實際上這一目的遠遠沒有達到,主要原因是太空梭規模過大、結構過於複雜、維修量過大、發射操作不夠靈活、飛行次數與發射頻率太低等,從而造成很高的操作費用。儘管如此,美國太空梭第1次採用升力式返回和使用彈道式氣動減速裝置回收了固體火箭助推器(SolidRocketBooster-SRB),為運載火箭的重複使用開創了先例。美國通用動力公司基本飛行器ALS由一個組合式芯級飛行器和一個助推器組成。ALS全部採用液氫/液氧發動機,助推器有7個發動機,芯級有3個發動機,可以運送54468kg載荷到達低地球軌道。該火箭可以通過安放在助推器回收艙內的回收系統回收7個發動機以供重新使用。ALS只有助推器回收艙能夠重複使用,其它部分及芯級仍是一次性使用的。部分重複使用的運載火箭雖然能夠降低發射成本,但終歸有限,因此人們一直希望能發展一種可完全重複使用的運載火箭,來進一步降低發射成本。隨著結構、材料、工藝、發動機和電子技術的進步,這個構想實現的可能性越來越大了。

完全重複使用的運載火箭不僅可以通過完全重複使用技術來降低運載火箭的硬體成本,而且還可以大大簡化地面操作與設備,以減少地面操作費用,提高發射頻率,因而它是比較理想的航天運輸工具,是未來運載火箭的發展方向。這種運載火箭的技術難度很大,研製費用也昂貴,但使用成本很低。當前國外正在積極研究的完全重複使用運載火箭主要分為單級入軌和多級入軌兩類。根據美國航宇局正在實施的先進運載技術計畫,單級入軌(SSTO)火箭的方案有3種,即垂直起降方案、垂直起飛水平降落的翼身組合體方案和垂直起飛水平降落的升力體方案。

雖然單級入軌的方案是未來運載火箭的發展方向,但由於其採用了很多的先進技術,技術風險高,需投入的資金也很多,在近期內實施起來比較困難。而多級入軌方案可以採用現有的成熟技術,研製風險小,能夠在較短的時間內獲得成功。因此,西方的一些國家也同樣地重視多級入軌技術。很典型的是美國Kistler宇航公司研製的保溫瓶狀的兩級型、全部重複使用的K-1運載火箭。

完全重複使用兩級入軌(TSTO)技術除了象K-1火箭一樣採用兩級液體火箭的方案外,還有一種助推級(馱運助推飛機)加軌道級的方案,如西德的空天飛機。它是以衝壓發動機及火箭發動機為動力的兩級方案,由兩架飛機分別構成其助推級和軌道級,這種方案利用馱運助推飛機把軌道級加速並升到一定高度,從而減少軌道級所需的推進劑消耗量。但是,這種方案的運載能力要受到馱運助推飛機的限制。由於馱運助推飛機運載能力有限,軌道級的尺寸、運載能力就不能搞得很大。實現這種方案的主要關鍵技術是研製大尺寸、大運載能力、高馬赫數飛行的馱運助推飛機。但就目前的技術水平來看,它需要高馬赫數的衝壓發動機技術及大型飛機的製造試驗技術,所需研製經費多,研製周期長,在近期內不容易實現。

從上所述可知,運載火箭總的發展趨勢是由一次性使用過渡到部分重複使用,最終實現完全重複使用,雖在各個階段都有多種實現形式和途徑,但總的目標都是通過重複使用來降低發射成本。必須指出,重複使用並不等於降低發射成本,關鍵的問題是要儘可能降低為重複使用而付出的研製費用等。運載火箭發展至今已有40餘年的歷史了,為了保證能在世界空間市場上占有一席之地,應該緊跟運載火箭的發展趨勢,跟蹤國外重複使用運載火箭的發展狀況,通過借鑑國外的研製經驗,分析其經驗教訓,來探討研究重複使用運載火箭的技術途徑及規劃今後的研製步驟。

第一款可重複

在已有的太空飛行器發射過程中，火箭是很大的一筆一次性開銷，因為火箭升空的過程就是自我犧牲的過程。一次航天發射任務之後，火箭只剩下幾乎沒有多少再利用價值的殘骸。美國一家民用太空公司決定改變火箭的命運，它們開發出世界上第一款可以重複利用的火箭。目前，這款火箭已經成功完成兩次短距離試飛。

目前，已經完成太空飛行器發射任務的各種火箭都是一次性的，完成任務後就變成了殘骸掉落到地面上。一次航天發射任務，火箭的開銷就會花費數千萬元人民幣。然而，按照現在的設計，火箭要回收要加裝隔熱設施、降落控制器、緩降設備。就算這樣，火箭在經過穿越大氣層的高溫灼燒和降落到地面的衝擊之後，火箭發動機不可能毫髮無損，維修又是一大筆費用。根據以往的研究，回收利用火箭的費用比新造火箭還要大，這就是各國放棄回收利用火箭的原因。然而，美國的太空探索公司還是認為不對火箭重新利用真是太可惜了。於是，他們開始研製可以像太空梭那樣可以重複利用的火箭。現在，他們已經初步獲得成功，研製出一款名為“螞蚱”的可重複利用火箭。之所以取名“螞蚱”，是希望新的火箭能像螞蚱那樣隨意起降而不會損傷自己。

2012年11月，太空探索公司完成了第一次測試，這架火箭飛了5.4米高，飛行距離為1.8米，飛行過程歷時8秒。按照這個高度和距離來看，“螞蚱”似乎更像一款玩具，它甚至比不上節日煙花飛行的高度和距離。不過，“螞蚱”並非玩具，它是一架真正的火箭，有40米的“身高”，這個高度並不輸給其他火箭。

在2012年12月中旬的一次測試中，它飛了40米高，歷時29秒。更加令人興奮的是，它又返回來了，穩穩噹噹地降落在發射台上，沒有出任何差錯。這次發射再次驗證了“螞蚱”的垂直起降技術和飛行控制技術已經比較成熟。為了在空中完成盤旋和降落等動作，“螞蚱”採用了閉環矢量推力和油門控制技術。為了讓人們對“螞蚱”有一個更直觀的認識，太空探索公司把一個2米高的牛仔造型假人裝在火箭的起落架上。

“螞蚱”的起落架支撐範圍較大，在飛行期間可被摺疊起來，並有技術十分先進的隔熱設施，避免起落架在穿越大氣層時因高溫而損壞。起落架有4條起落腿，在即將降落的時候，“螞蚱”才像飛機那樣把起落腿慢慢伸出來。由於採用了液壓減震器和鋼支撐結構，“螞蚱”可以安全穩定地垂直降落，並不需要飛機那樣的滑行過程。

方案構想

根據國家技術經濟風險承受能力和火箭技術優於飛機技術的實際情況,提出一種垂直起降兩級入軌的方案構想:即採用成熟的兩級火箭技術,將2t重的有效載荷送入預定的200km圓軌道。構想中的未來可完全重複使用運載火箭為兩級液體火箭,全長35.2m,最大直徑5m,起飛總質量370t,起飛總推力為4782.72kN。它使用5台1195.68kN的液氧/煤油發動機,其中一級有4台,二級有1台。此外二級還有4台推力為19.928kN的液氧/煤油發動機作為遊動發動機。該火箭的一、二級全部回收,都將返回到距發射場10km的範圍內。其一級回收系統由1頂引導傘、2頂減速傘、7頂主傘和8個氣囊組成;二級回收系統由1頂引導傘、1頂減速傘、3頂主傘和4個氣囊組成。其中單頂減速傘的面積為100m²,單頂主傘的面積為1200m²。在箭體落地前氣囊充氣,依靠氣囊排出氣體來緩衝著陸衝擊能量,最終的著陸速度限制在2m/s以下。該火箭的飛行任務剖面圖如圖4所示。

整個飛行任務剖面劃分為7個階段,即上升段、入軌段、軌道運行段、制動離軌段、再入段、緩衝著陸段及轉場準備再發射段。該火箭的一、二級能分別回收,均飛回發射場。二級火箭在把有效載荷送入軌道之後,在軌道上飛行一周,然後再制動離軌,象飛船那樣制動返回;一級火箭在級間分離之後,就點燃遊動發動機,利用推力作用使其調頭轉彎,尾部朝前返回發射場,這條返回軌道的設計比較複雜,但從理論上說是可以找到這樣的一條返回軌道的。一、二級火箭的回收程式基本上相同,當下降高度在10km左右時回收系統開始工作,先拉出一個引導傘,開引導傘的速度約為0.6～0.8Ma,然後在5km左右高度處打開穩定減速傘,在1.5km高度處打開主傘,開主傘速度約為80～90m/s,最後以7.5m/s的速度降落。在落地前氣囊充氣,依靠氣囊排出氣體來緩衝著陸衝擊能量,最後的著陸速度限制在2m/s以下。回收後的火箭經過維修後又能供再次發射使用。

在上述方案構想中基本採用現有的設備和技術,但有幾點需要考慮:

(a)本方案中希望所有的發動機推進劑均選為液氧/煤油。

(b)常規的整流罩是兩半結構,用完後就拋掉了,而完全重複使用運載火箭的整流罩也需要回收,因而需要設計一種整體式整流罩,整流罩與箭體可以用鉸接裝置連線,在有效載荷分離後,又能自動合上。如果整流罩太長則影響火箭的穩定性,故希望在合上後,整流罩的上半段能縮入下半段內,這樣既保證了火箭的穩定性,又保證了再入時火箭有良好的氣動外形。同時整流罩的重量要嚴格限制,因若整流罩太重,則相同推力下能發射入軌的有效載荷的重量就減少了。

(c)常規的火箭用完後就拋掉了,故可以不考慮其在大氣層中的燒蝕問題,但要回收後重複使用,就不能忽視這個問題了。美國的太空梭上用的防熱瓦、防熱氈技術可供參考,總的要求是希望可靠性高而又質量輕。

(d)為了使運載火箭的重量不至於過大而又能有重複使用性,應加緊新材料的研製,新材料包括高溫防熱結構材料、輕型結構材料和低溫貯箱材料。採用此方案可以將造價昂貴的發動機系統、低溫推進劑貯箱和控制系統及其他組成部分全部回收,且基本上均採用現有的成熟技術,同單級入軌方案相比,避開了一時難以攻克的材料工藝、儀器設備小型化等技術難關,減小了技術、經濟風險,使之在不久的將來有實現的可能。

未來發展趨勢

(1)火箭動力是現實選擇,吸氣式組合動力是未來方向.在RLV的研製過程中,世界各國一般採取兩條主線發展模式:一是火箭動力,另一條主線是吸氣式組合動力.火箭發動機技術經過幾十年發展已經相對成熟,並成功運用於一次性火箭和部分重複使用的太空梭上,因而比較容易在短期內實現.與火箭動力相比,吸氣式組合動力可以在不同的飛行高度和馬赫數條件下啟用最優的工作模式,達到最佳的加速和巡航要求,能夠充分利用大氣中的氧減輕自身的起飛重量,成為未來最有前途的動力系統.在20世紀90年代各國吸氣式動力的單級入軌空天飛機計畫因技術難度較大而夭折後,各國都採取了比較務實的做法,RLV先發展較為成熟的火箭動力,後發展技術難度更大的吸氣式組合動力.

(2)兩級入軌是近期重點,單級入軌是終極目標.單級入軌RLV具有系統簡單、高性能等潛在優勢,但技術跨度較大,需攻克新型動力、輕質高效材料等瓶頸技術,短期內難以實現.在單級入軌RLV的發展史上,重點方案都因技術或資金問題而擱淺,遭遇了重大挫折,目前僅有Skylon空天飛機在進行相關研究,主要集中在“佩刀”發動機的關鍵技術攻關上.從主要航天國家的發展歷程看,美國單級入軌項目X-30計畫和X-33計畫相繼下馬,預算花費超過40億美元,使得各國發展RLV的策略上採取更加務實和慎重的態度,近期多以綜合考慮了系統複雜程度和技術攻關難度的兩級入軌RLV為發展重點.美國的試驗性太空飛機(XS-1)、俄羅斯的“可重複使用太空火箭第一級系統”(MRKS-1)等,都是兩級入軌RLV的典型代表.

(3)垂直起飛/水平返回是主流方向,垂直起降是有益補充.在目前條件下,垂直起飛/水平返回和垂直起降是火箭動力兩級入軌方案中的兩大主要研究方向.對於火箭動力的兩級入軌RLV而言,採用垂直發射方式,起飛和飛行時主要承受軸向載荷,結構設計簡單,同時垂直起飛能夠快速穿越大氣層,氣動阻力損失小.返回方式根據不同的氣動外形,可以選擇垂直降落或者水平降落:火箭外形採用垂直降落,結構設計簡單,用於著陸的結構附加重量較小,但是要求發動機具備大範圍推力調節能力;帶翼外形可採用水平降落的模式,利用大氣阻力進行著陸前減速,但是飛行中氣動阻力和氣動加熱比垂直降落大,需要在機翼和機身部位採取防熱措施,另外水平著陸還需要較長的跑道進行滑跑減速.水平返回的帶翼重複使用運載器具備優異的高超聲速飛行能力和快速回響能力,可發展成為具有戰略威懾性的軍用空間飛機,因而成為各航天大國和集團研究的主流方向;技術難度小、具備低成本特徵的垂直起降則受到私營航天公司青睞,重點開發適應廉價商業發射需求的重複使用運載器.

我國發展規劃

按照近、中、遠期的目標確定3條技術途徑，同步開展工作，梯次形成能力。六院也已將重複使用航天液體動力作為重點，按照規劃的路徑整體推動研究工作。

• 第一是基於現役火箭構型，開展主發動機重複使用技術研究及適應性改進工作，近期完成回收驗證工作，解決落區安全問題，2025年前後實現落區可控回收、部分重複使用等目標。
  
• 第二是基於新研火箭構型，開展重複使用液氧烴類發動機研究，支撐垂直、水平等多種回收方案，中期具備一二級火箭重複使用能力，推動兩級入軌航天運輸產業形成，2030年實現完全重複使用兩級運輸系統的工程套用。
  
• 第三是基於水平起降重複使用運載器構型，開展吸氣式組合發動機研究，遠期形成單級入軌運載器的工程套用。
  

此外，六院還瞄準更遙遠的未來，開展了組合循環動力技術的研究和地面集成試驗。組合循環動力如果研發成功，可支持水平起降天地往返重複使用飛行器的服役，將提高快速進出空間的能力。

“該技術擬將航空發動機、衝壓發動機和火箭發動機結合，在大氣層內外不同環境下各展所長。”劉志讓說，3種動力形式都在不斷發展，如果能組合在一起將是極大的創新，但要實現整個結構效益最大化、飛行軌道最最佳化以及良好的經濟效益，還面臨多重難關。