液体火箭发动机(Liquid Rocket Engine,LRE)是航天推动力系统的核心装置,通过燃烧液态燃料和液态氧化剂(合称“推进剂”)产生高温高压燃气,经喷管膨胀加速后形成高速射流,依据牛顿第三定律为火箭提供反推推力。其具有推力调节范围广、比冲(单位质量推进剂产生的冲量,衡量推进效率的核心指标)高、可重复启动等优势,是目前运载火箭、载人飞船、深空探测器等主流航天装备的首选动力装置。
咨询机构报告指出,液体火箭发动机主要可根据供应系统分为利用高压气体的挤压式和利用涡轮泵的泵压式;根据推进剂组元数分为单组元、双组元及较少用的三组元;根据所用推进剂类型分为液氧/煤油、液氧/液氢、液氧/甲烷等;根据功能与应用则可分为用于起飞和加速的主发动机/助推发动机、用于在太空中精确调整轨道的上面级/轨道机动发动机,以及用于控制飞行姿态的小推力游动/姿态控制发动机。其中,以液氧/甲烷为代表的组合因其利于重复使用的特性,成为当前商业航天发展的新趋势。
二、2030年中国火箭发动机总体市场规模有望突破300亿元
中国液体火箭发动机行业产业链架构明晰且各环节紧密相扣。产业链上游聚焦于核心材料与零部件制造,涵盖高温合金、陶瓷基复合材料、钛合金等关键原材料,以及涡轮泵、燃烧室、喷管等精密零部件的研发生产,同时涉及推进剂供应系统与发动机控制系统的技术突破;中游以发动机总装与火箭制造为核心,包括模块化设计、总装测试流程优化及发射服务运营,民营航天企业通过技术创新推动可重复使用发动机与低成本火箭的研制;下游则将发动机集成至运载火箭等航天器,开展发射服务并延伸至各类应用服务,涵盖卫星发射、载人航天、深空探测等。据咨询机构统计,2023年中国火箭发动机市场规模已达87.6亿元,其中液体发动机占比约65%。在低轨卫星星座组网需求爆发式增长的推动下,预计到2025年,全国火箭发动机市场规模将突破180亿元,液体发动机占比有望提升至69.7%左右,对应规模约125.5亿元。随着卫星星座组网进程进一步加快,以及液体可回收火箭技术不断成熟与规模化应用,到2030年,液体发动机的市场占比预计将提高至75%以上,行业总体市场规模有望突破300亿元。
三、相关上市公司:大族激光、斯瑞新材、广电计量
大族激光:公司与蓝箭航天联合研发的大直径火箭发动机夹层喷管激光焊接技术,实现了大型喷管机器人全自动激光焊接,并且其工艺水平达到了国际领先水平。在蓝箭航天80吨液氧甲烷发动机的推力室上,有近800条激光焊缝,均使用大族激光开发的高功率激光焊接设备进行焊接。
斯瑞新材:公司研发的液体火箭发动机推力室内壁产品,适配火箭一级、二级发动机,从性能上支持复用,已助力蓝箭航天朱雀三号VTVL-1可重复使用垂直起降回收试验箭十公里垂直起降飞行试验任务成功、九州云箭的液氧甲烷发动机完成10km级飞行的回收试验、蓝箭航天朱雀三号可重复使用运载火箭一级动力系统试车成功。
广电计量:与新空间航天达成战略合作,根据协议,广电计量将为新空间航天提供针对性高端检测服务,涵盖涡喷发动机、10吨液氧甲烷火箭发动机部件所需的振动、冲击、温度循环、热真空等模拟太空环境的可靠性试验,同时开展立方体卫星电磁兼容性测试、航天级元器件筛选、航天器材料性能检测及工艺评价等工作。
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