6月24日上午，全国科技大会、国家科技奖励大会、两院院士大会在北京召开。由浙江理工大学、合肥通用机械研究院和蓝箭航天空间科技股份公司等7家单位一同完成的项目“复杂多变工况离心泵重点技术及工程应用”项目，获国家科技进步奖二等奖。

液体火箭、特种船舶和石油化工等高档范围的离心泵运行工况复杂多变，面临深冷高压、变参数低振动和严苛介质长周期运行等严峻考验。该获奖项目攻克多项技术瓶颈，达成了液氧甲烷涡轮泵、特种船舶低振动离心泵与高档石化离心泵的自主可控与国产化开发应用，提高了国内特种离心泵的设计制造技术水平。

“大家整体的团队研究目的就是要为大家国家在一些要紧的步骤装备范围达成核心技术自主可控，与民用的尖端范围流体工程装备国产化而贡献力量，将来我会带领团队继续努力。”作为项目第一完成人，浙江理工大学教授朱祖超说道。

朱祖超教授（受访者供图）

【飞天】

贡献“硬科技”

助推朱雀二号叩问苍穹

仰望星空，是梦想的开始。去年，朱雀二号液氧甲烷火箭连续两次成功发射，成为全球首款和现在唯一连续成功入轨的液氧甲烷火箭。

2023年7月12日09时，由蓝箭航天研制的朱雀二号遥二液氧甲烷运载火箭在国内酒泉卫星发射中心发射成功，成为全球首枚成功入轨飞行的液氧甲烷火箭。

2023年12月9日07时，朱雀二号遥三液氧甲烷运载火箭第三发射升空，将三颗卫星送入预定轨道，标志着朱雀二号成为全球⾸款连续发射成功的液氧甲烷运载火箭，其技术状况成熟度和稳定性得到了进⼀步验证，靠谱性达到商业化发射出货需要。

朱雀二号遥三液氧甲烷运载火箭（浙江理工大学供图）

“运载火箭的重点在于发动机，发动机的重点在于涡轮泵。涡轮泵是火箭发动机和整个火箭唯一的高速旋转部件、是火箭发动机的心脏。”浙江理工大学机械工程学院朱祖超教授及其领衔的流体工程团队正是帮助朱雀二号火箭发动机涡轮泵重点技术研究的专家团队。朱祖超教授讲解，朱雀二号火箭定位中型液氧甲烷运载火箭，其涡轮泵使用双低温离心泵和同轴高温涡轮的结构，开发困难程度巨大。

难在哪？作为液氧甲烷运载火箭的重点核心部件，涡轮泵结构复杂且运行环境恶劣，存在内部流动机理不明确、流体激振很难控制、重复用靠谱性差与装配测试体系不健全等难点。

针对这类难点，朱祖超教授及浙江理工大学机械工程学院流体工程团队与蓝箭航天紧密合作，历经多年的联合攻关，围绕液氧甲烷发动机跨尺度精密制造、涡轮泵高参数流体动力设计和结构优化等重点技术拓展了很多研究工作，突破了涡轮泵多相流动、流体动力设计、双低温同轴泵设计、高压比超音速涡轮设计、涡轮泵转子动力设计与涡轮泵装配测试的技术瓶颈，率先开发出适用于80吨和10吨液氧甲烷发动机的双低温同轴涡轮泵，达成了在朱雀二号液氧甲烷液体火箭的装载用。

朱祖超教授介绍，该火箭使用两级动力系统，一级动力系统由4台天鹊80吨液氧甲烷主机并联，二级动力系统使用1台天鹊10吨液氧甲烷游机和1台天鹊80吨液氧甲烷主机组合而成。该研究成就填补了国内液氧甲烷液体火箭多项技术空白，总体技术达到国际先进水平，其中低温泵弱可压空化湍流计算办法和基于振动响应-重压脉动-内部流动-过流部件相互用途的转子设计办法居国际领先水平。

那样，燃料为什么选了液态甲烷？“运载火箭的绿色推进剂，现在主要有煤油、液氢、液态甲烷这三种，煤油具备肯定毒性，而液氢因为密度小就需要很多的量，液态甲烷具备无毒、无污染、低本钱、自洁净能力强和复飞维护性好等特征，成为低本钱可重复用运载火箭的理想推进剂。”朱祖超教授对潮新闻记者讲解说，近些年来，太空技术进步呈现低轨通讯、洲际运输、载人登月和深空探测的新态势，这就需要低本钱高效率的商业运载火箭作为支撑，包含美国、法国在内的世界各国都在进步液氧甲烷液体火箭。

除此之外，蓝箭航天是该项目主要完成单位，公司动力研发部、动力制造基地总经理刘磊作为主要完成人也表示，获此荣誉不止是对蓝箭航天革新能力和技术实力的一定，也体现出企业以实质行动响应和践行国家策略的责任感和使命感。蓝箭航天一直以聚焦国家重大策略需要，达成重点核心技术突破，看重和加大“原创性”科技攻关为要务，将率先达成可重复用液氧甲烷火箭的研制、入轨、收购、复飞，解决“卡脖子”技术制约作为企业的最重要目的，为加快形成低本钱、高频次的迅速发射能力，早日达成火箭航班化运营提供坚实的技术保障和革新动力。

刘磊透露，蓝箭航天将紧扣“新质生产力”主题，坚持独立自主研发道路，敢啃硬骨头，勇攀新高峰，塑造低本钱、大运力的精品火箭，在商业航天这片策略性新兴产业的主阵地上，提高“硬科技”实力，塑造“蓝箭样本”。通过一子级十公里垂直起降收购试验的成功，迈出可重复用火箭技术突破的重点性一步，并瞄准2025年达成朱雀三号首飞，为推进国家航天事业进步和产业升级贡献更多力量。

【攻坚】

向“新”突破

打破高档离心泵海外长期垄断

不少人好奇，浙江理工大学原名浙江丝绸工学院，听着和航天根本搭不上边，这个项目如何就花落在此？

其实，早在1988年，朱祖超就与航天运载火箭结缘，“我读硕士，就是在航天运载技术研究院。最开始，蓝箭航天在浙江内也是找了一圈才找到大家。没想到，大家浙江理工大学里面还有个既有理论基础又有实践经验的流体工程团队。”

除去支撑了全球首款液氧甲烷火箭连续成功发射，在该成就技术的派生下，现在已经形成的涡轮泵技术还推广应用于低温离心泵等流体机械的研发和设计制造，进一步提高了离心泵行业的技术水平和市场竞争优势。

譬如，应用涡轮泵低温流动计算和设计技术，朱祖超团队和杭州新亚公司拓展合作，开发了输送低温液态甲烷的LNG高压潜液泵，达成了在国内沿海液化气接收站的国产化应用，替代了进口商品，为国内沿海液化气接收站的自主建设和运行提供了装备支撑。

“大家的技术，保障了特种船舶离心泵核心技术自主可控，并为大幅减少高档石化离心泵进口比率作出了重大贡献。举例，在镇海炼油厂，之前一台进口的高档离心泵就要3300万，大家研发替代的一台泵仅需800万，目前倒逼了海外企业也开始大幅降价，价格基本和大家接近了。”朱祖超教授说。

朱祖超团队部分成员（浙江理工大学供图）

朱祖超在浙江理工大学组建了特种流体机械革新团队，现在团队拥有专职教师40名，全部具备博士学位，重点围绕航空航天、特种船舶和深海采矿等尖端范围与炼油、化工和煤化工等步骤工业范围的流体机械装备核心技术可控和国产化，拓展应用基础研究和技术开发应用，整体研究能力和水平走在国内前列。

向“强”聚力，向“新”突破，朱祖超在浙江理工大学组建了特种流体机械革新团队拥有专职教师40名，持续拓展应用基础研究和技术开发应用，团队的科技成就跑出加速度。

本月初，浙江理工大学流体工程团队在Top期刊《Lab on a Chip》发表封面论文，聚焦海洋微塑料污染问题。

Top期刊《Lab on a Chip》封面论文（浙江理工大学供图）

一直以来，塑料污染都是备受关注的全球环境问题。从海洋到土壤，从植物到人体，塑料颗粒仿佛无处不在。尤其是海洋微塑料污染问题，已在全球范围内引起常见关注，并被联合国环境规划署列为“全球十大新兴环境问题”之一。

微塑料颗粒是指直径小于5毫米的塑料碎片和颗粒。与“白色污染”塑料相比，微塑料出目前大家生活的很多方面，最近科研工作者在人类母乳、瓶装矿泉水、速食盒中发现很多微塑料颗粒。微塑料颗粒的害处体目前其颗粒直径微小，可通过氧化应激、神经损伤、内分泌干扰与免疫损伤等用途机制对生物体产生肯定的毒性效应。浮游动物和鱼类摄食微塑料会伴随食物链进行传递累积，影响人类健康。这是其与普通的不可降解塑料相比，对于环境的害处程度更深是什么原因。

浙江理工大学流体工程朱祖超教授团队基于魔鬼鱼滤食器官的微结构，结合U形微通道中颗粒的惯性迁移特质，设计具备仿生过滤叶结构的U形微流控芯片过滤器，以达成微塑料颗粒的高通量和高效率离别。有关研究成就发表在Top期刊《Lab on a Chip》上，并被评选为封面论文，这是浙江理工大学初次以第一单位在该期刊发表论文。

“大家提出的仿生微流控芯片具备多种优势，包含处置量大、过滤效率高、自清洗能力强和过滤颗粒粒径小。因此，这种新型过滤器还可为短期需要处置很多小粒径样品液体的应用提供了一种有前景的方法。”浙江理工大学机械工程学院年轻人教师胡箫为第一论文和第一通讯作者，也是朱祖超教授团队成员之一。他介绍说，该研究成就得到了国家自然科学基金项目和浙江自然科学基金项目的支持，研究设计的仿生过滤器达成微尺度颗粒的高通量和高效率过滤，最大流量高达8 mL min-1，确定了最佳流量为6 mL min-1时，10 μm和15 μm颗粒最大过滤效率为96.08%和97.14%。

“主动对接国家重大策略需要，服务区域、行业进步，我会带领大家团队继续往这方面努力。”朱祖超教授说，本次获得国家科技进步奖，他和团队成员们深感无上荣耀，更将此视为鼓励和鞭策。

朱祖超教授（受访者供图）

Tags：火箭