液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)：托舉中國航天的“新引擎”

作者：黃湘紅 段躍初

在人類探索宇宙的征程中，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)無疑是最為關(guān)鍵的“心臟”。而液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，正以其獨(dú)特的魅力與卓越的性能，成為中國航天邁向星辰大海的強(qiáng)大助推器。回想起2025年1月19日，那是一個(gè)令中國航天人熱血沸騰的日子。在航天科技集團(tuán)六院165所抱龍峪試驗(yàn)區(qū)，我國首次實(shí)現(xiàn)了液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)“一日三試”。試驗(yàn)現(xiàn)場，巨大的轟鳴聲震耳欲聾，發(fā)動(dòng)機(jī)噴射出的熊熊火焰照亮了天空，仿佛是在向世界宣告中國航天動(dòng)力技術(shù)的新突破。這一成就的意義，無論怎樣形容都不為過。它標(biāo)志著我國新一代運(yùn)載火箭主動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)在適應(yīng)批產(chǎn)交付的試驗(yàn)驗(yàn)證能力上，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，也為未來長征系列火箭的高密度發(fā)射筑牢了根基。

一、卓越性能，盡顯航天“硬核”實(shí)力

液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢，體現(xiàn)在多個(gè)方面。就拿推力來說，120噸級(jí)的液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)采用了世界頂尖的高壓補(bǔ)燃循環(huán)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)猶如為發(fā)動(dòng)機(jī)注入了強(qiáng)大的“魔力”。它使得發(fā)動(dòng)機(jī)的推力相比我國現(xiàn)有長征系列運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)大幅提高了60%以上，運(yùn)載能力更是提升到原來的3倍左右。想象一下，這就好比給一輛原本只能裝載少量貨物的卡車，換上了一臺(tái)超級(jí)強(qiáng)大的引擎，讓它能夠輕松運(yùn)載更多的物資，駛向更遠(yuǎn)的地方。有了如此強(qiáng)大的推力，我國的火箭能夠攜帶更多的科研設(shè)備、航天器進(jìn)入太空，為載人登月、深空探測等宏偉目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了有力保障。

在環(huán)保方面，液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)堪稱“綠色先鋒”。它使用的液氧和煤油都是環(huán)保型燃料，燃燒后的產(chǎn)物僅僅是水和二氧化碳。這與傳統(tǒng)的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)相比，簡直是天壤之別。以往那些使用劇毒推進(jìn)劑的發(fā)動(dòng)機(jī)，在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和使用過程中，都像一顆顆“定時(shí)炸彈”，存在著極大的安全風(fēng)險(xiǎn)，而且對(duì)環(huán)境的污染十分嚴(yán)重。而液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，讓我們在探索太空的道路上，不再需要為環(huán)境污染問題而憂心忡忡，能夠更加安心地邁向宇宙深處。

成本效益也是液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的一大亮點(diǎn)。煤油價(jià)格相對(duì)低廉，相比常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑，它的成本要便宜60%左右。每次發(fā)射，單是在推進(jìn)劑這一項(xiàng)上，就能節(jié)省1000多萬元。這對(duì)于航天事業(yè)來說，可不是一筆小數(shù)目。較低的成本意味著我們可以用同樣的資金，開展更多的航天項(xiàng)目，讓更多的夢想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

二、獨(dú)特優(yōu)勢，鑄就航天“新寵兒”

與其他類型的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)相比，液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)有著諸多獨(dú)特之處。從推進(jìn)劑的角度來看，它與傳統(tǒng)的四氧化二氮/偏二甲肼發(fā)動(dòng)機(jī)截然不同。傳統(tǒng)的這種發(fā)動(dòng)機(jī)使用的推進(jìn)劑具有劇毒，操作過程中需要格外小心謹(jǐn)慎，一旦發(fā)生泄漏，后果不堪設(shè)想。而液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)劑既安全又環(huán)保，在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中，都大大降低了風(fēng)險(xiǎn)。

和氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)相比，液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢也十分明顯。氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)雖然比沖較高，但氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸就像是一個(gè)讓人頭疼的難題。它需要特殊的低溫儲(chǔ)存設(shè)備，而且對(duì)安全措施的要求極高。而液氧和煤油在常溫常壓下就相對(duì)容易儲(chǔ)存和運(yùn)輸，這無疑為實(shí)際應(yīng)用帶來了極大的便利。

在循環(huán)方式上，液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)采用的高壓補(bǔ)燃循環(huán)系統(tǒng)，是其性能卓越的關(guān)鍵所在。這種循環(huán)系統(tǒng)能夠讓推進(jìn)劑在燃燒室中充分燃燒，就像讓每一滴燃料都釋放出最大的能量。不過，它的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)和制造工藝的要求近乎苛刻。要想打造出這樣高性能的發(fā)動(dòng)機(jī)，需要無數(shù)航天科研人員夜以繼日地鉆研和攻關(guān)。

三、性能參數(shù)，見證航天“智慧結(jié)晶”

我國的液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)十分亮眼。以YF - 100發(fā)動(dòng)機(jī)為例，它在地面時(shí)的推力約為1200kN（120噸） ，在真空中，這個(gè)數(shù)字更是提升到了約1340kN。地面比沖大約是2942m/s，真空比沖則約為3286m/s。燃燒室的壓力高達(dá)18MPa，氧化劑的消耗量每秒達(dá)到296.39kg，燃燒劑的消耗量每秒也有113.31kg，推進(jìn)劑的總流量為每秒409.70kg ，推進(jìn)劑的混合比還能在2.6到2.7之間靈活調(diào)節(jié)。噴管面積比為35，推力室噴口面積是1.406m2。而YF - 135液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)作為單室發(fā)動(dòng)機(jī)，更是有著360噸的海平面推力，比沖為321秒，推重比高達(dá)90。這些看似冰冷的數(shù)字背后，是無數(shù)航天人的智慧與汗水，它們見證了中國航天在動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域的飛速發(fā)展。

作為一名長期關(guān)注航天事業(yè)的愛好者，我深深地被液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的魅力所吸引。每當(dāng)看到火箭搭載著液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)騰空而起，我都不禁心潮澎湃。它不僅是中國航天技術(shù)實(shí)力的象征，更是人類探索宇宙精神的體現(xiàn)。從最初的艱難探索到如今的重大突破，液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷程充滿了挑戰(zhàn)與奇跡。我相信，在未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，它將繼續(xù)托舉著中國航天的夢想，向著更加遙遠(yuǎn)的宇宙深處進(jìn)發(fā)。

液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，正以其無可比擬的優(yōu)勢和卓越的性能，成為中國航天事業(yè)發(fā)展的中流砥柱。它讓我們離宇宙的奧秘更近了一步，也讓世界看到了中國航天的崛起與騰飛。