填補(bǔ)我國大推力氫氧發(fā)動機(jī)空白
——記長征五號一級主動力50噸氫氧發(fā)動機(jī)

填補(bǔ)我國大推力氫氧發(fā)動機(jī)空白
——記長征五號一級主動力50噸氫氧發(fā)動機(jī)

50噸氫氧發(fā)動機(jī)是我國首臺大推力、高性能、地面起動直接入軌的氫氧發(fā)動機(jī)，由兩臺獨(dú)立工作的單機(jī)通過機(jī)架并聯(lián)構(gòu)成，地面推力達(dá)100 噸。采用燃?xì)獍l(fā)生器動力循環(huán)，地面一次啟動，具有混合比調(diào)節(jié)能力，可雙向搖擺。由航天科技集團(tuán)六院自主研制，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)、100%國產(chǎn)化，綜合性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。它的研制成功，填補(bǔ)了我國大推力氫氧發(fā)動機(jī)空白，使我國液體火箭推進(jìn)技術(shù)的整體水平跨上一個大的臺階。

零碳排放。50噸氫氧火箭發(fā)動機(jī)采用液氫、液氧作為推進(jìn)劑，燃燒產(chǎn)物為潔凈度達(dá)99.99%的純凈水，具有綠色、環(huán)保、零碳排放等優(yōu)點(diǎn)，是世界上排放種類最少、最綠色環(huán)保的發(fā)動機(jī)，因此長征五號運(yùn)載火箭也被成為“綠色火箭”。氫氧發(fā)動機(jī)的燃燒產(chǎn)物清潔，燃燒穩(wěn)定，工作振動量級小，可多次啟動等突出優(yōu)勢，成為當(dāng)今世界航天運(yùn)載器不可替代的動力裝置，是火箭先進(jìn)性的重要體現(xiàn)。

運(yùn)載效率高。長征五號運(yùn)載能力的大幅提升也得益于發(fā)動機(jī)采用氫氧推進(jìn)劑的高能效。液氫是火箭化學(xué)推進(jìn)劑中能量最高的燃料，氫和氧燃燒所能獲得的高空比沖最高能夠達(dá)到465秒，比現(xiàn)有常規(guī)燃料發(fā)動機(jī)性能提高約50%，是當(dāng)前已知推進(jìn)效率最高的化學(xué)推進(jìn)劑火箭發(fā)動機(jī)。氫氧推進(jìn)劑的高能效、產(chǎn)生推力所需燃料少的特性，使火箭運(yùn)載的推進(jìn)劑重量大幅減少，對于提高火箭的運(yùn)載能力具有至關(guān)重要的作用，也是長征五號大型火箭采用氫氧發(fā)動機(jī)作為芯級動力的主要原因之一。

低溫之最。50噸氫氧發(fā)動機(jī)是世界上溫度最低的發(fā)動機(jī)，采用的液氫、液氧推進(jìn)劑溫度分別為零下252度、零下180度，發(fā)動機(jī)工作前要利用液氫和液氧將發(fā)動機(jī)各類部件的結(jié)構(gòu)溫度預(yù)冷至大約零下180度或零下250度，保證液氧和液氫在發(fā)動機(jī)內(nèi)部穩(wěn)定輸送。低溫條件下要保證發(fā)動機(jī)各部件按照精準(zhǔn)的時序可靠動作，需要解決大量的關(guān)鍵技術(shù)，采用特制的低溫合金材料，開展特定的低溫處理及試驗(yàn)測試，這些都加大了低溫發(fā)動機(jī)的研制難度。

集多項(xiàng)新技術(shù)于一身。50噸氫氧發(fā)動機(jī)超低溫、高溫、高壓等苛刻工況條件下工作的，工作環(huán)境惡劣，零部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大量采用了高溫合金、低溫鈦合金等新材料。通過一系列設(shè)計(jì)和工藝攻關(guān)，解決了發(fā)動機(jī)總體布局和管路設(shè)計(jì)難題，減小了流阻損失，突破了高壓、大熱流推力室熱防護(hù)技術(shù)，高性能穩(wěn)定燃燒氫氧噴注器技術(shù)等10大類共43項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)的突破，將在我國工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中，發(fā)揮重大牽引作用。