中國液體火箭發動機，再現“高光時刻”

每經記者｜張文瑜    西安    每經編輯｜賀娟娟

4月25日，“神箭”長征二號F運載火箭在酒泉衛星發射中心托舉神舟十八號載人飛船點火升空，將載有3名航天員的飛船精準送入預定軌道，我國2024年度首次載人發射任務取得圓滿成功。

《每日經濟新聞》記者了解到，中國航天科技集團六院（以下簡稱：航天科技六院）在此次發射任務中，為長征二號F遙十八運載火箭與神舟十八號載人飛船共研制交付了58臺主發動機和姿軌控發動機，以及熱控分系統及生命保障系統泵閥等關鍵設備。

從最早的“東方紅一號”上天，到今天“長征”火箭、“神舟”飛船，半個世紀以來，航天科技六院持續突破多項關鍵核心技術，為中國航天事業的發展提供著可靠支撐，液體火箭發動機，也成為中國航天人探索太空的強大動力。

為新型火箭首飛奠定基礎

每經記者從航天科技六院獲悉，4月28日，其自主研制的130噸泵后擺液氧煤油發動機完成四機并聯點火試驗，發動機總推力超500噸，這是我國液體動力發展史上推力最大、系統最為復雜的一次發動機點火試驗，是首次大推力液氧煤油發動機四機并聯點火試驗，對四機并聯方案進行了“全面體檢”，為今年新型火箭首飛奠定了堅實的動力基礎。

泵后擺發動機，是一種將搖擺裝置后置的發動機，能夠有效減小發動機工作占用空間、減輕發動機結構重量、降低火箭伺服搖擺力矩。六院研制團隊突破了高溫高壓大流量富氧燃氣搖擺裝置等關鍵技術，并進一步優化了發動機系統方案，解決了大功率旋轉機械振動控制等難題。該發動機與現役的120噸級液氧煤油發動機相比，推力更大、性能更高、結構更緊湊，在同等火箭直徑內可布局更多的發動機，有效提高火箭運載能力。

四機并聯，是把四臺技術成熟的發動機系統“組合”在一起工作，而不是簡單地“捆綁”在一起，這樣既可以為火箭提供更大的推力，又可以一定程度減少系統的復雜程度。多臺發動機協同工作給研制工作提出了許多新要求，帶來了許多新挑戰。

每經記者了解到，六院研制團隊通過深入的機理分析和大量的數字仿真，攻破了起動同步性、復雜力熱耦合環境，故障識別與處置、垂直裝配與整體交付、試驗及測控等多項技術難題，確保了發動機和四機并聯方案的穩妥可靠。

“四機并聯試車成功，驗證了泵后擺發動機多機工作的協調性和最大力熱環境下的工作可靠性，證明了發動機完全具備了飛行應用的條件。”航天科技六院主管副院長兼液氧煤油發動機總師李斌告訴每經記者。

據了解，此次試驗后，發動機經檢測處理，將交付飛行應用。

可重復使用火箭發動機刷新紀錄

無獨有偶，就在4月12日，由航天科技六院自主研制的130噸級可重復使用液氧煤油發動機在陜西完成兩次啟動地面點火試驗。

據每經記者了解，自由進出空間是航天運輸系統后續發展的主要方向，發展可重復使用航天運載器則是實現自由進出空間的關鍵環節，亟待實現技術突破。而液體火箭發動機作為航天運載器的主要動力裝置，也是航天運載器最復雜的產品之一，其可重復使用成為實現航天運載器重復使用必須突破的關鍵技術之一。

也就是說，研制可重復使用火箭的前提是率先研制成功可重復使用的發動機。相比傳統一次性火箭，可重復使用火箭將增加四項關鍵技術：一是“落得準”，二是“接得穩”，三是“用不壞”，四是“修得快”。

“這次點火就是“修得快”的一個驗證。”航天科技集團六院發動機產品總指揮高新輝向記者表示。“此次試飛的這款火箭是航天六院為中國可重復火箭量身定做的一款產品，這款發動機在現役的液氧油發動機基礎上通過反復的迭代改進，在提高推力比重的同時顯著地降低了發動機自身的結構重量和對火箭空間的占用，同時開發出來兩次啟動這個功能，正是因為有這樣的改進，使得這個可重復回收成為可能。”

具體來看，上述試驗該臺發動機累計完成15次重復試驗、30次點火起動，累計試驗時長突破3900秒，重復試驗次數突破我國液體火箭主發動機試驗次數紀錄，為后續我國可重復使用運載火箭首飛奠定了基礎。

“可重復使用的發動機，它一個關鍵的特點就是要安全、可靠，能夠滿足相關的要求，試這么多次還是想摸清在不同點火次數下發動機的狀態。”航天科技集團六院165所一室主任周獻齊向記者表示。

在高新輝看來，產品進行極限摸底的主要目的是提高發動機的可靠性，同時也是不斷挖掘它的潛能，為后續可重復火箭的經濟性改善奠定基礎。“極限摸底沒有盡頭，在對發動機產品進行充分檢查后，根據檢查情況繼續進行極限摸底。”

為了能夠實現可重復使用火箭的功能，發動機的研制人員也分別從研發設計、生產制造、試驗試車等方面來作努力，推動我國可重復使用火箭發動機的研制進展。

航天科技集團六院西發公司高級工程師劉超鋒告訴記者，“我們以重復使用發動機可重復、長時間、可靠性這些技術指標要求為基礎，進行了一系列的工藝技術攻關和研究項目，主要的研究項目應該有近70項，大幅提升了我們發動機工藝技術水平的先進性、穩定性，也保證了我們發動機產品質量的一致性和可靠性。”