近日,星河动力的苍穹-90液氧煤油发动机完成了130秒长程额定工况试车,正式进入可靠性验证阶段。海平面推力30到120吨,比冲不低于282秒,推重比超过150,燃气发生器循环。
很多人第一反应是把这组数据和SpaceX的猛禽发动机放在一起比。猛禽3海平面推力280吨,真空比冲350秒,推重比超过200,全流量分级燃烧循环。苍穹-90的推力和比冲都只有猛禽的一半左右,推重比也低了一截。但这个比较本身可能就问错了问题。
差距是真实的,但差距的性质被误读了
燃气发生器循环和全流量分级燃烧循环之间的差别,不是调参数能追上的。燃气发生器循环的工作方式,是拿一小部分推进剂在预燃室里烧,产生的燃气驱动涡轮泵,然后废气直接排出发动机。这部分推进剂做的功没有进入主燃烧室,等于白白丢掉了。全流量分级燃烧循环把预燃室的废气全部注入主燃烧室继续做功,推进剂利用率接近100%。反映在数据上,燃气发生器循环的比冲通常比同级分级燃烧循环低10%到15%。
但差距的性质需要更精确地理解。燃气发生器循环的涡轮泵在相对温和的工况下工作。燃气发生器产生的燃气温度通常控制在650到900摄氏度,主要取决于涡轮叶片材料的许用温度。这意味着涡轮泵的密封、轴承和涡轮叶片承受的热应力和机械应力都更低,在多次点火和长时间工作后,维护间隔可以更长。
Merlin 1D用的也是燃气发生器循环,海平面比冲同样是282秒。截至2020年8月,Merlin 1D已经过930多次飞行从未发生事故。苍穹-90的282秒海平面比冲,放在燃气发生器循环的液氧煤油发动机里已经是一个合理的水平。它和猛禽的350秒真空比冲之间的差距,是循环方式的结构性差异,不是设计水平的差距。
为什么“够用”在这个运力级别是合理判断
星河动力面对的需求和SpaceX不同。智神星二号基本型低轨运力20吨,CBC构型58吨,全箭主动力由9台苍穹-90并联提供。这个运力级别瞄准的是大规模互联网卫星星座组网发射。
中国卫星星座的部署需求是具体的。据《财经》报道,GW星座规划约1.3万颗卫星,千帆星座规划约1.5万颗,合计规划卫星总数达2.8万颗。按照ITU的要求,GW星座理论上需要于2034年部署完毕,千帆星座于2037年部署完毕。截至2026年6月,两大星座在轨卫星总数约371颗,与规划目标之间存在巨大缺口。
蓝箭航天朱雀三号总设计师张晓东在2026年太空算力产业大会上测算,若要完成22万颗卫星的发射部署,未来7到10年间,中国年均需要约500枚中大型运载火箭才能满足需求。而2025年全年,中国符合中大型定义的发射任务仅占一小半。这意味着运力缺口是系统性的,需要的不是一款“最好的发动机”,而是足够多“够用的发动机”以足够高的频率把卫星送上天。
在这个需求面前,9台苍穹-90并联的方案比33台猛禽并联的方案更简单。9台发动机的振动耦合问题在工程上更容易分析和控制,推进剂供应管路的复杂度和流场干扰也低一个量级。智神星二号南京生产基地可满足年产10发火箭的需求。如果每发火箭9台发动机,年产10发就是90台苍穹-90——这个产能目标是燃气发生器循环的成熟供应链可以支撑的。如果换成分级燃烧循环,发动机的制造和维护复杂度会显著提高,产能爬坡的速度会慢下来。
苍穹-90的前身苍穹-50已经完成了累计超过23000秒的热试车考核。据光明日报报道,智神星一号在2026年9月1日首飞成功,用的是一子级7台苍穹-50发动机并联,低轨运力覆盖5到7吨。星河动力在苍穹-90还在试车的时候,已经通过苍穹-50在智神星一号上验证了“针栓式深度变推液氧煤油发动机加多机并联加可重复使用”这条技术路线的基本可行性。苍穹-90要做的事情,是把这套经过验证的方案从50吨级放大到90吨级。
针栓式喷注器:深度变推的关键
苍穹-90用了针栓式喷注器,这是实现大范围深度变推的关键技术。它的工作原理是通过移动针栓来同步调节燃料和氧化剂的流通面积,从而在很宽的范围内保持稳定的喷注压降。推力可以在30%到120%之间连续调节。火箭上升段需要大推力时开到120%,回收着陆段需要精确减速时降到30%左右。同一个发动机干两件事,不需要额外的着陆发动机。
针栓式喷注器还有一个容易被忽略的优势:结构简单、可靠性高、燃烧稳定性好,在较低的工况下仍可以保持燃烧稳定。这对可重复使用发动机的寿命和可靠性有直接帮助。零件更少,故障模式更简单,维护成本更低。
国家队和商业航天的分工
这里有一个容易被忽略的背景。据人民论坛报道,“国家队”与“商业队”协同共进的新生态已经形成。国家队主要承担重大战略项目和前沿技术探索,商业队则聚焦于市场需求导向的技术迭代与应用服务。
星河动力的定位在商业队这一侧。智神星二号的20吨和58吨运力,覆盖的是星座组网中的批量发射需求。在这个定位下,“够用”的标准是明确的:运力覆盖星座组网的单次批量发射需求,发射频率能够支撑年均数百次的部署节奏,单位入轨成本足够低。燃气发生器循环加针栓式深度变推的方案,在技术可行性和工程经济性之间找到了一个合理的平衡点。
“够用”的边界在哪里
但“够用”是有边界的。如果智神星二号CBC构型58吨的运力还不够,如果未来要冲击100吨以上的运力级别,燃气发生器循环的比冲天花板就会开始制约运载效率。到那个时候,“够用就好”的哲学就需要重新审视。
但从中国星座部署的时间表来看,这个边界在短期内不会被触及。GW星座需要于2034年部署约1.3万颗,千帆星座需要于2037年部署约1.5万颗。58吨的运力配合9台苍穹-90并联的方案,如果能够实现高频次发射,可以覆盖这个部署节奏中的相当一部分运力需求。真正的瓶颈不在单发火箭的运力上限,而在火箭的年产量和发射工位的周转效率。
苍穹-90不是一款“更好的发动机”,而是一款“够用的发动机”。在商业航天这个赛道上,够用比最好更重要。但“够用”的前提是部署需求明确、时间表清晰、产能跟得上。如果这三个条件中任何一个发生变化,“够用”的判断就需要重新评估。从目前公开的星座部署时间表来看,这三个条件在短期内是成立的。
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