金花哥哥

2015年9月20日7时01分，长征六号在太原卫星发射中心点火发射，成功将20颗微小卫星送入太空。此次长征六号运载火箭搭载发射了中国航天科技集团公司、国防科技大学、清华大学、浙江大学、哈尔滨工业大学等单位研制的开拓一号、希望二号、天拓三号、纳星二号、皮星二号、紫丁香二号等20颗微小卫星。

长征六号运载火箭的发射和一箭20星的成就令所有国人倍受鼓舞。但是有很多人对中国现有的运载火箭发动机水平不怎么了解。下面就粗略介绍一下我国在先进的液氧煤油发动机和液氢液氧发动机发展的显示水平。虽然这些技术与美俄欧还有一定的差距，但是只要保持这个发展势头，相信中国很快会赶超上述三个第一集团成员。

中国YF-77液氢液氧发动机正式曝光

根据中国新一代运载火箭的发展思路，研制新一代运载火箭应坚持无毒无污染、低成本、高可靠、适应性强、安全性好的发展原则形成的“一个系列、两种发动机、三个模块”的总体发展思路。新一代运载火箭系列中规划的小型运载火箭，可以满足小型有效载荷的发射需求，也符合小型运载火箭的总体规划。其中一个系列就是我们熟知的长征系列火箭，两种发动机就是液氧煤油发动机和液氢液氧发动机，三个模块就是大、中、小三个模块即大型火箭长征五号、中型火箭长征七号、小型火箭长征六号。

长征五号运载火箭作为中国运载火箭更新换代、追赶国际先进水平的关键一步，在主要性能指标上已经达到或超过国际主流大型运载火箭的水平。长征五号运载火箭基于120吨级推力的YF-100液氧煤油发动机和50吨级推力的YF-77液氢液氧发动机研制，设计中贯彻模块化、通用化和系列化的设计思想，以5米直径芯级为核心分别捆绑不同数量的3.35米和2.25米直径的助推器。LEO发射使用一级半构型，即一个芯级、捆绑助推器，GTO增加了基于YF-75D氢氧发动机的上面级，构成了A~F六个型号的长征五号火箭，覆盖了LEO10~25吨、GTO6~14吨的运力范围。

上面提到的YF-100液氧煤油发动机共有三种状态单机，可通过组合使用的模式，装备我国新一代运载火箭长征五号、六号、七号，使我国近地轨道运载能力提升到25吨，地球同步轨道运载能力提升到14吨，与国外主流水平持平，为载人航天、月球探测等国家重大专项任务提供动力保障。该发动机推力达到120吨级，于2012年6月由航天科技集团六院研制成功，以液氧煤油为推进剂，绿色环保优点突出；首次采用补燃循环、自身起动、变工况调节技术，填补了国内多项技术空白。其研制成功，缩短了我国液体火箭发动机技术水平与国外的差距，奠定了我国未来航天动力系统发展的技术基础。

我国于上世纪90年代开始研制新型的液氧煤油火箭发动机和氢氧发动机，并与2010年前后先后定型，作为长征五号火箭的发动机使用。其中，推力50吨的YF-77火箭发动机就是其中的一种主力发动机。氢氧发动机因为携带的燃料种类最轻（得益于液氢的低密度）而具备最大的比冲和最好的性能。尽管氢氧发动机的技术难度较大，但各主要航天大国均在氢氧火箭发动机的开发商取得了不小的进展。目前美、俄、日、欧都有各自独立的大推力氢氧发动机型号，其最大推力都在100吨以上。美国的SSME引擎甚至达到了213吨之多。而美国研制之中的RS-68型大推力氢氧发动机推力更是达到338吨。

航空专家指出，考察液体火箭发动机主要有2个指标，一个是最大推力，另外一个是比冲。在相同的发射重量下，火箭发动机的比冲越高，火箭的运载能力就越强；火箭发动机最大推力越大，所需的发动机数量就越少。资料显示国外目前均采用推力较大、比冲较高的高性能火箭发动机。而与美俄等先进航空大国的航空发动机数据相比，中国的液态氢氧发动机技术的确还落后不少。

国际公开资料显示，美国宇宙神5火箭使用引进的俄罗斯RD-180液氧煤油发动机，真空最大推力4320千牛，真空比冲337.8秒；俄罗斯质子火箭的RD-253液氧煤油发动机虽然相当老旧，但使用分级燃烧循环设计，真空最大推力仍然达到1830千牛，真空比冲316秒。在氢氧发动机方面，美国的德尔塔4火箭使用本国普惠公司生产的RD-68大推力氢氧发动机，这也是世界上推力最大的氢氧发动机，真空最大推力3445千牛，真空比冲409秒；欧空局的Ariane 5火箭使用法国斯奈克玛公司的Vulcain 2氢氧发动机，真空最大推力1340千牛，真空比冲431秒；日本H-IIA/IIB使用本国的LE-7A氢氧发动机，最大推力1098千牛，真空比冲442秒。相对来看，YF-100液氧煤油发动机真空最大推力为1340千牛，真空比冲约330秒；YF-77液氧液氧发动机真空最大推力约为70千牛，真空比冲428秒。在主要的地面启动液氧煤油发动机中，YF-100性能仅仅超过了老式的RS-27、RD-107和SpaceX廉价的Merlin等发动机，YF-77液氢液氧发动机更是在主流氢氧发动机中推力和比冲双垫底。

结语：从上述数据对比来看，可以了解到中国现有液氧煤油发动机和液氢液氧发动机的实际水平。但是外界不敢轻视的是中国航天工业正在经历跨越式的发展，任何奇迹都可能发生。2013年初，中国运载火箭技术研究院下属首都航天机械公司宣布启动“220吨级氢氧发动机”预先研究工作，该型发动机将用于中国航天重型运载火箭。而最近串联式涡轮冲压发动机以及五倍音速飞机的事实证明，中国从来都是说到做到。