中国航天再立新功,泵后摆发动机瓶颈被突破,世界仅两国掌握

发动机被称为工业之花,它是衡量一个国家基础工业的重要指标,在过去一段时间内,我国对发动机的投入不够,再加上我国基础工业薄弱,迟迟无法突破发动机这个瓶颈,发动机领域长期受制于人,我国航天航空的发展也因此收到极大的制约。

航天方面,由于技术没有吃透,制造工艺落后,我国造出的发动机与先进国家存在有很大的差距,有些甚至还有质量问题,特别是氢氧发动机,导致了好几起航天发射事故,长征五号就在这上面栽了大跟头,事后查明失败原因是氢氧机YF-77有设计缺陷,导致芯一级液氢液氧发动机一分机涡轮排气装置局部结构发生异常,发射任务失利。

长征五号发射失利原因

进入新世纪,伴随着国家对发动机领域的重视,近年来,国家加大了对发动机研制的投入力度,航天发动机领域逐渐取得了一些发展,一些重点难点卡脖子的关键技术相继被攻克:

2019年3月24日,航天科技集团六院500吨级液氧煤油发动机燃气发生器-涡轮泵联动试验取得圆满成功,标志着我国500吨级重型运载火箭发动机关键技术攻关及方案深化论证达到预期目标。此型发动机为我国正在研制的最大推力火箭发动机,对支撑后续大型空间活动、载人登月及深空探测具有重要意义。

这次攻破技术瓶颈的是——120吨级液氧煤油高压补燃发动机,它的成就不亚于500吨级液氧煤油发动机,航天业内称其为YF-100K液氧煤油泵后摆发动机。4月16日在西安抱龙裕进行长程高工况试车,任务取得圆满成功。

发动机热试车

谈到这款明星发动机,那可有的说,它代表了目前我国大推力液氧煤油发动机的最高技术水平。世界上仅有两个国家掌握此项技术,那就是中国和俄罗斯,美国人虽然在航天领域一骑绝尘 ,也没有掌握,足以可见这项技术的复杂性。

下面我就来说说这个YF-100K液煤发动机先进在哪里。

首先,YF-100K采用了最先进的高压补燃循环系统,其推力比现有“长征”系列运载火箭发动机提高60%以上,运载能力是原来的3倍左右。

其次,先进的泵后摆技术,这是重型运载火箭的核心技术。重型火箭发射升空时,需要拥有更强大的姿态调整能力,以抵御气流、燃烧等带来的影响,确保火箭按既定轨迹行进。传统发动机是整体摆动,泵后摆技术将摇摆装置后置,局部摇摆,能使发动机体积缩小。节省出来的空间,可以为运载火箭并联更多的火箭发动机提供可能,实现超大推力。

最后,YF-100K技术复杂、研制难度大、创新性强,发动机研制过程中突破了近80项设计、制造、试验技术,带动了我国50余种新材料的研制,是我国航天主动力技术发展的重大里程碑。

而在这些新技术中,最耀眼的当属高压大功率的涡轮泵技术和多次试车技术,前者产生的最高压强可达到500个大气压,相当于能够把上海黄浦江的水,打到5000米的青藏高原。后者能够研制重复使用的发动机,使运载火箭能够实现天地往返的可重复飞行。

根据已有的公开 道,YF-100K液煤发动机将大展身手,将先后用于我国新一代载人火箭(俗称921)、新一代固液组合推力火箭长征六号甲等,未来它还将应用于更多型号的火箭,将支撑起我国载人航天,载人空间站甚至载人登月和深空探测等关键项目的实施,直接助力于航天强国的建设。

新一代载人飞船