隨著長征六號運載火箭一飛沖天，我國航天動力不僅進(jìn)入了綠色無毒時代，同時也邁上了新高度。

    長征六號火箭的動力系統(tǒng)，使用的是中國航天科技集團六院研制的兩型液氧煤油發(fā)動機，火箭一級采用一臺120噸液氧煤油發(fā)動機，火箭二級采用一臺18噸液氧煤油發(fā)動機。

    我國現(xiàn)役火箭發(fā)動機的單臺推力在70噸左右。120噸液氧煤油發(fā)動機的誕生，不僅使我國成為繼前蘇聯(lián)之后第二個掌握高壓補燃循環(huán)液氧煤油發(fā)動機技術(shù)的國家，而且一舉將我國火箭發(fā)動機單臺推力提升了60％，將極大提升我國進(jìn)入空間的能力。

    除了長征六號，我國新一代運載火箭家族中的長征五號、長征七號也將使用120噸液氧煤油發(fā)動機。“該發(fā)動機的研制成功，將為我國載人航天工程、月球探測工程以及下一步深空探測工程奠定堅實的基礎(chǔ)?！绷涸洪L譚永華表示。

    記者從六院了解到，該院還在進(jìn)行460噸等更大推力的液氧煤油發(fā)動機的研制，未來將建立滿足我國航天事業(yè)發(fā)展需要的液氧煤油發(fā)動機型譜。

    在此，讓我們探秘液氧煤油發(fā)動機，看看航天新動力到底強在哪。

廉價環(huán)保

    綠色環(huán)保是液氧煤油發(fā)動機的一大特點，實現(xiàn)了我國火箭動力從常規(guī)至綠色無毒的巨大跨越。

    我國在新一代發(fā)動機研究之初，就決定選擇無毒的液氧和烴類推進(jìn)劑?？蒲腥藛T通過比較煤油、甲烷和丙烷等幾種推進(jìn)劑，確定了代表技術(shù)發(fā)展趨勢的液氧煤油作為推進(jìn)劑。然而，火箭“喝”的煤油不同于一般的煤油，具有密度大、熱值高等特點，經(jīng)過努力，我國研制出了國產(chǎn)的火箭煤油。

    同時，液氧煤油發(fā)動機推進(jìn)劑具有來源廣泛、價格低廉的優(yōu)點，平均價格比現(xiàn)役火箭的推進(jìn)劑低一個數(shù)量級。以發(fā)射神舟飛船的長征二號F火箭為例，如果采用液氧煤油，每次發(fā)射可以節(jié)約推進(jìn)劑費用上千萬元。

    集多項新技術(shù)于一身

    液氧煤油發(fā)動機突破了關(guān)鍵技術(shù)80余項，其中最突出有7項。

    液氧煤油發(fā)動機采用了先進(jìn)的補燃循環(huán)技術(shù)。這是一種閉式循環(huán)，可以使全部推進(jìn)劑的化學(xué)能得到充分釋放，提高了發(fā)動機的性能。所謂補燃循環(huán)，是燃?xì)饨?jīng)渦輪做功后進(jìn)入燃燒室進(jìn)行二次燃燒，從而更充分地利用推進(jìn)劑的能量。相對發(fā)生氣循環(huán)來說，補燃循環(huán)方式的綜合效率更高，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，設(shè)計難度大。

    補燃發(fā)動機首先要解決自身啟動技術(shù)難題。我國以往的發(fā)動機需要依靠專門的火藥啟動器等裝置，而液氧煤油發(fā)動機實現(xiàn)了自身啟動，二者的差距如同將老式的手搖拖拉機改為了一擰鑰匙即能啟動的汽車。

    為了提高運載火箭的性能和適應(yīng)性，液氧煤油發(fā)動機具有大范圍推力調(diào)節(jié)能力，如同自動擋的汽車，可以實現(xiàn)無級變速。對于載人航天來說，通過推力調(diào)節(jié)可以有效降低火箭飛行中的加速度，提高航天員的舒適度，降低對航天員的體能要求，使普通人也有望遨游太空。

    在空間很小的腔體內(nèi)完成推進(jìn)劑的高效燃燒，是液體火箭發(fā)動機的技術(shù)關(guān)鍵。液氧煤油發(fā)動機燃燒腔體較小，而燃燒效率達(dá)到98%以上。

    渦輪泵是發(fā)動機的動力源泉，被稱為發(fā)動機的心臟。液氧煤油發(fā)動機的泵產(chǎn)生的最高壓強達(dá)到500個大氣壓，相當(dāng)于把上海的海水打到5000米的青藏高原。

    液氧煤油發(fā)動機具有多次工作的能力，發(fā)動機生產(chǎn)出來后可以進(jìn)行試車考核，通過“磨合”試驗后重新校準(zhǔn)、檢查，合格后再交付使用，使發(fā)動機的精確度和可靠性得到保證。同時可以在此技術(shù)基礎(chǔ)上研制重復(fù)使用發(fā)動機，將使運載火箭實現(xiàn)天地往返的可重復(fù)飛行。

    為了保證液氧煤油發(fā)動機的研制，中國航天科技集團公司六院建設(shè)了亞洲最大的火箭發(fā)動機試車臺和大功率泵試驗室，為我國研制載人登月重型運載火箭的大推力發(fā)動機奠定了基礎(chǔ)。

    用途廣泛

    液氧煤油發(fā)動機可以通過發(fā)動機臺數(shù)的模塊化組合，形成低軌道10至25噸、太陽同步軌道5至15噸、地球同步轉(zhuǎn)移軌道6至13噸的運載能力。與國外最先進(jìn)的“阿里安5”“宇宙神5”“德爾塔4”以及正在研制的“安加拉”運載火箭處于同一水平。

    同時，液氧煤油發(fā)動機還能替換現(xiàn)役火箭發(fā)動機，不僅能實現(xiàn)現(xiàn)役火箭的綠色環(huán)保，還能大幅提升火箭的運載能力。以長征二號F火箭為例，其下面級采用的常規(guī)推進(jìn)劑8臺發(fā)動機，運載能力約為9噸。如果換成120噸液氧煤油發(fā)動機，只需要6臺就能將運載能力提升到13.5噸。

    此外，液氧煤油發(fā)動機的研制極大促進(jìn)了技術(shù)發(fā)展。其材料新、技術(shù)新，基于國內(nèi)過去的工業(yè)基礎(chǔ)，無法滿足其需求。通過該發(fā)動機的研制，我國突破并掌握了多項新工藝和新材料，研制開發(fā)了近50種新材料，突破了30多項關(guān)鍵工藝。