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動力系統(tǒng)試車：火箭首飛前的“終極大考”

多機并聯(lián)雖然有利于火箭復(fù)用，但其發(fā)動機密集的設(shè)計，也給研發(fā)帶來了巨大挑戰(zhàn)，力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)等諸多學(xué)科互相影響、牽一發(fā)而動全身。設(shè)計不當(dāng)，輕則影響火箭性能，重則任務(wù)失敗。截至目前，只有美國完成過多機并聯(lián)的飛行驗證。其它國家當(dāng)中，我國研發(fā)進度處于前列。

多機并聯(lián)設(shè)計是否成功，需要通過實際檢驗。為了控制風(fēng)險與成本，國際通行做法是在真實飛行之前，進行火箭動力系統(tǒng)地面試車- 將火箭整個子級固定在試車臺上，模擬真實飛行任務(wù)，加注燃料，點燃發(fā)動機并進行噴管擺動、推力調(diào)節(jié)等測試，以獲取驗證數(shù)據(jù)。

進行動力系統(tǒng)試車的美國星艦火箭

試驗中，發(fā)動機、增壓輸送、伺服、結(jié)構(gòu)、電氣、控制、遙測等火箭主要系統(tǒng)全部工作或接受考察；火箭經(jīng)受力傳遞、震動、高溫、低溫、高壓、電磁等環(huán)境考驗。動力系統(tǒng)試車是最接近真實飛行的檢驗，是火箭首飛前最關(guān)鍵、最全面、最具挑戰(zhàn)性的考核。

那么，動力系統(tǒng)試車怎樣實施？

從試車臺試驗到發(fā)射臺試驗，我國跑通了安全、高效、經(jīng)濟的動力系統(tǒng)試車新路徑

我國航天發(fā)展早期，曾經(jīng)在發(fā)射工位進行過火箭動力系統(tǒng)試車，但此后絕大多數(shù)情況下相關(guān)試驗都在專門的試車臺進行。近年來隨著商業(yè)航天發(fā)展，這種做法出現(xiàn)了一些不便。

一是我國現(xiàn)有試車臺特別是成熟完善的試車臺多屬國有，優(yōu)先保障國家重大航天任務(wù)，對商業(yè)航天試驗排期限制較多；

二是安全隱患。我國航天產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的中東部地區(qū)，已經(jīng)很難尋找遠(yuǎn)離人煙的場址。在人口密集區(qū)域開展規(guī)模宏大的動力系統(tǒng)試車，存在爆炸破壞和噪音干擾等風(fēng)險。事實上，我國確實發(fā)生過動力系統(tǒng)試車箭意外飛離試車臺的事件，嚴(yán)重威脅到了周邊人民生命和財產(chǎn)安全。

三是成本較高。能夠開展動力系統(tǒng)試驗的大型試車臺，建設(shè)費用動輒高達(dá)億元，且功能比較單一，項目性價比往往不夠理想。

我國一處專用試車臺。

在航天發(fā)射場的發(fā)射工位進行動力系統(tǒng)試車，可以很好解決以上問題，這也是SpaceX、藍(lán)色起源等國外頭部企業(yè)的做法。

一、我國新興商業(yè)航天企業(yè)基本都計劃或已經(jīng)建成自有發(fā)射工位，試驗排期靈活，甚至火箭試車后可以就地轉(zhuǎn)入飛行準(zhǔn)備，節(jié)約大量時間和成本；

二、航天發(fā)射場在選址時已經(jīng)考慮安全問題，并且建立有嚴(yán)格的任務(wù)審核機制。試車即便出現(xiàn)極端情況，也不會波及無關(guān)；

三、發(fā)射工位和試車臺的配套設(shè)備高度通用，少量適配改造即滿足試車要求，無需重復(fù)建設(shè)，成本遠(yuǎn)低于新建試車臺，而試車反過來也可以檢驗發(fā)射場對飛行任務(wù)的準(zhǔn)備情況，一舉兩得。

藍(lán)箭航天這次任務(wù)，不只是檢驗了火箭首飛準(zhǔn)備情況，還從技術(shù)上證明了發(fā)射工位試車的可行性，同時跑通了相關(guān)監(jiān)管和實施流程，進一步增強了國家安全健康發(fā)展商業(yè)航天的信心；其成果能夠被全行業(yè)所借鑒，有力促進我國商業(yè)航天高效迭代演進。

在發(fā)射臺兼試車臺上的朱雀三號火箭。