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中国新一代液氧煤油发动机2:YF100与YF115的研制
时间:2014-10-25 18:46 作者:李 斌 张小平 马冬英 浏览读取中…

上世纪六十年代,我国成功研制YF-20 系列常规推进剂发动机,此后几经改进,该发动机成为我国航天发展的“金牌”产品,以其为动力的长征系列运载火箭创造了我国航天事业的辉煌成就,实现了载人航天的壮举,奠定了我国航天大国的地位。

八十年代后期,为了在航天动力技术领域实现新的突破,我国开始论证新一代运载火箭发动机,开展了液氧烃发动机研究与论证。九十年代,进行了液氧煤油发动机的关键技术攻关。2000年,开始立项研制1200kN 液氧煤油发动机( 代号YF-100) 。目前,该发动机已突破各项关键技术,完成研制工作,即将投入使用。

1200 kN 液氧煤油发动机的研制历程,主要经历了四个阶段:

第一阶段为 1986 年—1990 年的方案探讨阶段。此阶段广泛论证了我国新一代航天动力的发展思路,开展了液氧煤油、液氧甲烷和液氧丙烷发动机概念的研究。

第二阶段为 1990 年—1995 年的技术引进与吸收阶段。此阶段我国引进了国外先进的液氧煤油补燃循环发动机,开展了相关技术的消化吸收,并于 1995 年进行了 2 次国外发动机热试车,验证了国产航天煤油应用于火箭发动机的可行性和掌握的相关技术。

第三阶段为 1996 年—2000 年的关键技术攻关阶段。此阶段我国开展了 1200 kN 液氧煤油发动机关键技术的研究,经过 3 年半的努力,于2000 年完成了燃气发生器 - 涡轮泵联动试验,提前 1 年完成液氧煤油补燃循环发动机关键技术攻关。

第四阶段为 2000 年至今的发动机工程研制阶段。2000 年,1200 kN 液氧煤油补燃循环发动机通过工程立项,开始模样阶段研制。2001 年,发动机方案可行性得到初步验证,完成了模样阶段研制,转入初样研制阶段。2005年初,亚洲最大的液体火箭发动机试车台———液氧煤油发动机专用试车台建成,并通过考台试车。2005 年底,初样阶段研制工作通过确认,转入试样研制阶段。2012 年,完成发动机研制专项验收。2012年至2013 年,参加了新一代运载火箭的动力系统试车。目前,正在开展对运载火箭的适应性研究,并进一步提高发动机的可靠性,计划在 2015 年陆续参与新一代系列运载火箭的飞行试验。

在 1200 kN 发动机研制的同时,我国利用突破的液氧煤油补燃循环发动机技术,及时启动了150kN 液氧煤油发动机 ( 代号 YF-115 ) 研制工作,以便与 1200 kN 发动机形成系列。2002 年,150 kN 发动机开始方案论证和工程设计。2005年,进行了首次燃气发生器 - 涡轮泵联试,取得圆满成功; 2006 年,发动机整机试车获得成功。2007 年,完成发动机模样阶段研制。2008 年,根据火箭总体要求,发动机推力提高至 180 kN,改称 180 kN 发动机。2012 年,180 kN 发动机完成初样阶段研制,进入试样研制阶段。2013 年,参加了新一代运载火箭的动力系统试车。目前,正在进行发动机设计和生产工艺优化、发动机的可靠性增长和对运载火箭的适应性研究,计划与1200 kN 发动机同时投入使用。

此外,根据载人登月前期论证等任务需求,近年来我国开展了 4600 kN 大推力液氧煤油发动机方案论证,目前正在进行关键技术攻关。

(作者系西安航天动力研究所)

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