中国最强火箭发动机获突破 推力仍落后于美日(图)

　　4月底拍摄的天津大运载基地长征五号火箭总装车间。

　　一箭穿云惊浩宇，九天揽月灿星河

　　——长征系列液体运载火箭的四大看点之《氢氧发动机篇》

　　凤凰军事特约作者：兵器迷的天空

　　话说中国的液体火箭发动机，最早要追溯到1960年代的东风-1短程弹道导弹。1957年，苏联赠送给中国2枚R-2型导弹，我方将1枚留作研究，另1枚投入测绘仿制，发展中国自己的第一个弹道导弹型号：东风-1。1960年 11月5日，东风-1试射成功，最大射程600公里，弹重20.5吨。这东风-1采用的就是单级液体火箭发动机，氧化剂为液氧，推进剂为酒精。

　　真的，纯酒精哦。因此还引出一件趣事：众所周知，俄罗斯战斗民族同时也是伏特加的超级粉丝团，为此还发生过在华苏联军事专家偷喝R2/东风-1导弹燃料酒精的故事。有兴趣的同学，可以去搜科罗廖夫同志的趣文。

　　后来，中国逐步研制了一系列航天用途的液体火箭发动机，代号均为YF(即“液体”和“发动机”两个词的拼音首字母)。从推进剂方案来看，包括以下四个分支：

　　分支一：硝酸-27S（HNO3-27S）+偏二甲肼UDMH

　　-25-30吨级推力的YF-1,YF-1,YF-3;

　　-100吨级的YF-2，YF-2A等等

　　(注意：YF-2/A由四台YF-1捆绑而成，因此实际上不能算是一种独立的发动机型号)。

　　分支二、四氧化二氮N₂O₄+偏二甲肼UDMH

　　70吨级推力的YF-20，YF-20B，YF-21，YF21B，YF-22，YF-22B，YF-24，等等。

　　这个分支有一点很值得一提。其中YF-22型号，1965年开始研制，历时十七年，于1982年设计定型，是我国用于东风某型洲际弹道导弹(你懂得)第一级和第二级的型号发动机。该发动机进行了累计73780秒的各类型试车，经历了大推力(额定推力的117%)和长程(额定工作时间的500%)可靠性试车的考验。其性能可靠性大于95%, 结构可靠性大于99.9%, 寿命下限为额定工作时间的3倍以上, 具有当时世界同类产品的先进水平。该型洲际弹道导弹一级采用四单机关联, 并可实现切向摇摆, 使中国导弹的飞行姿态和稳定控制技术达到了当时的世界先进水平。该型洲际弹道导弹二级也采用与一级相同的一台单机，即“ 一代二”的两级用一发方案, 这样缩短了研制周期。YF-22的改型发动机YF-22D用于改型洲际弹道导弹，于1993年6月2日发射成功。其民用版发动机则首先应用于长征四号运载火箭, 于1988年9月7日首次飞行成功，把中国风云一号太阳同步卫星送入了预定轨道。

　　这个分支的液体火箭发动机, 经过了数十年的研制历程，成为中国大型弹道导弹和航天发射的主力发动机。虽然中国其他新型洲际弹道导弹的燃料已经逐步固体化，但民用航天发射至今仍然采用该类型的液体发动机。而且，在过去的所有飞行发射试验中, 这个系列的液体火箭发动机保持了极高的成功率。

　　介绍了前两个分支，下面就是我们此篇文章的重点——氢氧发动机。

　　分支三：液氧LH2+液氢LOX

　　氢氧发动机，采用252℃的液氢和零下183℃的液氧分别作为燃料和氧化剂，因此是名符其实的低温发动机。采用这样低温发动机的火箭，因此被称为“冰箭”。中国氢氧发动机的主要型号如下：

　　YF-73，真空推力4.5吨力，真空比冲425秒、总工作时间750秒。1984年首发，用于长征三号运载火箭第3级动力。

　　YF-75: 真空推力8吨，真空比冲438秒。1994年首发，用于长征3号甲、长征3号乙及长征3号丙运载火箭第3级。其改型YF-75D于2006年开始研制，2014年进入验收阶段，准备用于长征5号的二级动力。

　　YF-77：真空推力约70吨，真空比冲约430秒，发动机500秒长程热试车已经成功，准备用于长征5号的芯一级动力。

　　YF-77，也是今年长征5号发射的一大看点。笔者以为，这甚至是今年长征系列新箭发射最值得关注的一点。

　　为什么呢?

　　首先，氢氧发动机的研制，一直是中国液体发动机最大的一个短板。中国到现在，真正成熟的产品也就是8吨级的YF-75。长征5号将要用在芯一级的这款YF77,在推力指标上相当于YF-75的9倍，技术进步有跨代之感，自然值得关注。

　　另一方面，也许正是因为这样大幅度的进步，YF-77从2001年立项历经十年研制，进程坎坷不断。2004年6月18日首次全系统试车。2007年就先后四次500秒长程试车失败，官方评论为“国内外都罕见的重大技术障碍”、“缺乏大推力氢氧发动机的研制和工程经验，其研制难度(比YF-100)要大得多”。一直到2012年8月17日500秒长程热试车试验成功，YF-77发动机的关键技术才获得艰难突破，此时距离立项已经过去11年，而此时累计试车只有22000秒，比同类发动机40000-60000秒的试车时间差的很远。该型发动机在十余年的研制过程中，全面突破的关键核心技术达12个大项、 200多个小项。足见其研发之路的艰辛程度，如何不令人格外关注。

　　对比之下，几乎同时立项研发的YF-100液氧/煤油发动机，2006年已经成功进行首次600秒长程试车(所需额定工作时间只有150秒)。2011年9月，以3台发动机验收成功为标志，六院已经研制120吨级基本型液氧煤油发动机数十台，累计试车超过32000秒。截至2013年8月，YF-100试车已超过上百次，累计点火工作时间已超过40000秒。YF-100的顺利研制，使得六院曾经认为2014年长征5号可以首发，结果至今却延宕了2年。直到2015年3月23日，YF-77作为长征5号芯一级动力系统第二次试车成功，才让研制方松了一口气。因为唯有如此，长征5号才能转入发射场合练走向首飞。因此，网上曾经诟病YF-100不给力造成长5的2014年首发打脸。其实，是开发进度不稳定的YF-77拖了长5首发全状态达标的后腿，才是真的。加拿大华人网 http://www.sinoca.com/