卫星互联网行业：复盘猎鹰1号火箭研发历程（附报告）

本篇专题报告中，我们从商业航天产业的火箭环节，梳理美国私营航天企业SpaceX早期阶段研发猎鹰1号的历程，总结其火箭技术特点以及研发特点，从而映射国内商业火箭产业链，挖掘相应的投资机会。
在猎鹰1号火箭研发第一阶段，Merlin 1A发动机是猎鹰1号火箭系统的核心装备，其中燃烧室又是发动机的“心脏”。液体火箭发动机的基本组成包括推力室、推进剂供应系统和发动机控制系统等。推力室主要由喷注器、燃烧室和喷管组成。液体火箭发动机工作原理：液体推进剂贮存在推进剂贮箱内，当发动机工作时推进剂在推进剂供应系统的作用下按照要求的压力和流量输送至燃烧室，经雾化、蒸发、混合和燃烧生成高温高压燃气，再通过喷管加速至超声速排出，从而产生推力。燃烧室是液体火箭发动机中工作条件最恶劣的组件，燃烧温度3000～4000℃,压力高达二百多个大气压。
无论是Merlin 1A发动机，还是其他类型火箭，燃烧室均将铜合金作为主要材料。燃烧室材料及制造技术成为再生冷却技术应用的关键然修烧内壁需要极佳的导热性来快速散热，而外壁需要优异的高温强度来承受压力。国内斯瑞新材公司在液体火箭发动机推力室内壁行业处于行业重要地位，公司铜合金推力室内壁材料及零部件通过了商业航天各主要客户的多次试车、发射验证。目前主要客户有蓝箭航天、九州云箭、深蓝航天等。
涡轮泵是液体火箭发动机的核心组件。涡轮泵具体工作原理如下：涡轮泵通常由涡轮部分和泵部分组成，两者一般采用直联形式，由涡轮去驱动泵的工作。火箭点火后，燃料和氧化剂燃烧产生的燃气推动涡轮高速旋转，并通过轴直接或间接带动泵的叶轮旋转。叶轮高速旋转产生离心力，从而将来自贮箱的燃料和氧化剂吸入泵体，并对其进行加速和增压。经过泵的增压，燃料和氧化剂的压力由几个大气压提高到几十个大气压。增压后的燃料和氧化剂以高速流体状态，分别通过各自的输送管道，按照精确的流量和比例，被输送到发动机的推力室中。在推力室内，燃料和氧化剂混合并燃烧，产生高温高压燃气，燃气通过喷管膨胀加速后喷出，产生反作用力推动火箭前进。
火箭发动机涡轮泵设计难度大，在高速旋转中又要承受高温、极低温、高压和剧烈震动等恶劣环境。其中轴承需承受巨大离心力和摩擦力。国内国机精工在卫星及其运载火箭上的专用轴承领域，市场占有率90%以上。
复盘猎鹰1号火箭研发历程，第二阶段模块测试耗时最多。猎鹰1号火箭从启动研发到首次飞行试验经历46个月。其中核心部件研发占时约14个月，测试和验收占时约21个月，总装完成后飞行试验准备占时约12个月(第三阶段原计划准备期6个月，由于发射地点改变等原因耽误，导致准备期延长到12个月)。可以看到，第二阶段耗时最多，也证明火箭研发过程中，测试是最为重要的环节。