超级军网专开一贴，讨论火箭发动机，欢迎高手参与
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/05/04 13:14:55
<P>先上一张图片，当代最先进的化学火箭发动机，美国航天飞机的高压补燃氢/氧发动机</P><P>先上一张图片，当代最先进的化学火箭发动机，美国航天飞机的高压补燃氢/氧发动机</P>
<P>虽然我们中国人是火箭的发明者，但是现代液体燃料火箭是美国人戈达德搞出来的。美国太空总署有一个研究中心以此人命名，下面是这个人和他的火箭的照片，燃料是：液氧-煤油</P>
<P>二战时候纳粹德国V-2火箭的发动机，燃料是液氧-酒精</P><P>
</P>
</P><P>现代液体火箭发动机虽然千差万别，但是基本原理是一样的，呈液态的燃料和氧化剂，在燃烧室内混合，燃烧，然后从喷管中喷出。</P><P>英汉对照：</P><P>Fuel --- 燃料</P><P>Oxidizer --- 氧化剂</P><P>Pumps --- 泵</P><P>Combusition Chamber --- 燃烧室</P><P>Nozzle --- 喷嘴</P><P>
</P>
</P><P>在讨论火箭发动机的时候，有一个重要的参数，叫做比冲，比冲也叫做比推力，定义为：</P><P>火箭每秒钟消耗1公斤推进剂时所产生的推力(公斤)。这样分子上的公斤和 分母上的公斤可以约去而推导出的比冲单位是秒</P><P>从定义中可以看出，比冲越大，发动机的性能就越先进。美国航天飞机发动机的比冲可以达到460秒。</P>
<P>下面说说火箭发动机的分类：</P><P>火箭发动机按能源分类，可分为化学能火箭发动机、核能火箭发动机和电火箭发动机。</P><P>其中化学能火箭发动机可以分为，固体火箭发动机，液体火箭发动机和固体液体混合火箭发动机。</P><P>核火箭发动机现在好像还没有实用的，概念有很多，有裂变能的，也有聚变能的。</P><P>电火箭发动机也叫做离子发动机。</P>
[此贴子已经被作者于2004-6-22 23:05:56编辑过]
<P>这是当时核火箭测试的图片（NERVA）</P>
<P>核火箭的想象图</P><P>
</P>
</P><P>核火箭的实验图片</P>
<P>核引擎图片（NERVA）</P>
<P>在我看来，最疯狂的想法是使用核爆炸来产生推力，这叫做“核脉冲推进”，这就是美国50年代的“猎户座计划”（Project Orion）</P>
<P>这是他们用普通炸药进行模型试验的录像，不过不知道哪个疯子会去乘坐这种屁股后面不停爆炸核弹的玩意[em07]</P><P>[mp=500,350,1]http://www.techcentralstation.com/images/20020911-video.WMV[/mp]</P>
<P>好贴，至顶无误！此人大有发展前途！呵呵</P>
<P>好东西 顶上去 对了 我们国家不知道有没有搞过核能火箭还有等离子火箭呢？</P>
<P>关于核火箭发动机，还可以一提的是英国行星际协会的“戴达洛斯”计划。（Daedalus Project ）“猎户座计划”是爆炸小当量的裂变弹，这会造成严重的污染。Daedalus计划中的飞行器采用聚变燃料丸，用电子束引爆，爆炸的频率达到250Hz，不过这也仅仅是个设想而已。</P><P>
</P>
</P><P>戴达罗斯计划的想象图，老实说，人类要想自由穿梭于太阳系，靠化学火箭是不行的，必须依靠核火箭。也许到那个时候，木星会成为人类重要的燃料基地。</P>
<P>关于核聚变火箭发动机，还有一种类型是采用喷射高温等离子体来获得推力。这里有所谓的“Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket”和“Gas Dynamic Mirror Fusion Propulsion”下面是美国太空总署马歇尔航天中心的GDM实验装置。</P>
<P>好贴子。</P><P>50-60年代是个核时代，人们几乎想把“核”放到任何一样东西里去。近来推进技术上的一个大的进步是电推进终于有机会做了深空探测器的主推进系统。在10年里，推进技术上一个和航天也有点关系的可能的突破是超燃冲压，虽然这个不是火箭发动机。</P><P>离子发动机是电推进的一种，另外还有电热推进和等离子推进。后者苏联做得较多。我国在电火箭方面有过一些工作，但是没有坚持下去，所以暂时还落后。
</P>
</P>
<P>长知识，顶。</P><P>我们的液氢液氧发动机现状如何？</P>
<P>下面说说离子发动机，也就是通常所说的“电火箭”，其原理也并不复杂，推进剂被电离成粒子，在电磁场中加速，高速喷出。</P>
<P>“深空一号”探测计划总耗资达1.5亿美元，综合使用了12项最新的技术成果，其中最为出色的就是它的离子发动机。这种离子发动机使用的燃料来源于氙，一种无色无味的，比空气重4倍多的惰性气体。当离子发动机工作时，先从阴极射线管发射出高速运动的电子，电子进入一个类似于电视显像管的管道装置，在那里撞击氙原子使之电离成离子气体；然后，通过管道后端的一对通上1280伏高压的金属栅格对氙离子气体使以静电压，使其以10万千米/时的速度向后喷出，从而维持前进的动力。一这样的离子发动机作动力，其效率比以往用化学燃料作能源的发动机高出10倍以上，它将大大减轻运载火箭所需携带的燃料自重。而且，离子发动机体型小巧，只相当于一只足球的大小，使它具备了小型、高效、价格低廉等未来航天器所需的条件。另外，“深空一号”还使用了多项新技术，如新型太阳能电池板、自动导航系统和微型光谱照相仪等，它们也将经受实际考验。</P>
<P>离子发动机的好处是比冲远远高于现有的化学发动机，但是现有的问题是推力极小，而且电力供应也是一个问题。比如深空一号离子发动机在最大输入功率为2.5 kW时，其喷气速度可达30 km/s，氙气流为3 mg/s，比冲可达3 100 s，产生的推力为92 mN。
</P>
</P>
<P>关于氢氧发动机，我先介绍一下长征三号A上面的YF-75，资料来自《中国航天》</P><P> 真空推力 78.45千牛（约8吨的推力）
真空比冲 4315牛·秒/公斤（约440秒）
质量混合比 5.0
液氢流量 3.08公斤/秒
液氧流量 15.15公斤/秒
推力室压力 3.67兆帕
液氢泵转速 40000转/分
液氧泵转速 20000转/分
干质量 245公斤
外廓尺寸 805毫米×3068毫米</P>
真空比冲 4315牛·秒/公斤（约440秒）
质量混合比 5.0
液氢流量 3.08公斤/秒
液氧流量 15.15公斤/秒
推力室压力 3.67兆帕
液氢泵转速 40000转/分
液氧泵转速 20000转/分
干质量 245公斤
外廓尺寸 805毫米×3068毫米</P>
<P>YF-75的照片，应该说是一种相当不错的发动机。</P>
<P>我国预研中的50吨级大推力氢氧发动机</P><P>
</P>
</P>感谢扫盲！委员的鞭炮厂是纸糊的……委员不懂航天技术
ding
<B>以下是引用<I>新侨联委员</I>在2004-6-23 21:04:00的发言：</B>
感谢扫盲！委员的鞭炮厂是纸糊的……委员不懂航天技术
<P>委员言重了，我这是抛砖引玉。[em07]</P>
[此贴子已经被作者于2004-6-23 23:07:32编辑过]
<P>俄罗斯的RD 1020 氢氧发动机，真空推力超过200吨</P><P>
</P>
</P>我是来扫盲的，谢谢楼主！！！[em17][em17][em17]
<P>下面讲一讲液体火箭的推进剂，其中比较常用的有：四氧化二氮-肼类（偏二甲肼，一甲基肼，肼），液氧-煤油，液氢-液氧等。</P><P>四氧化二氮-肼类推进剂被广泛使用，特点是可存储，并且四氧化二氮和肼接触后可以自燃，可靠性高。四氧化二氮-肼类最早用于战略导弹，后来也用于航天的运载火箭。</P><P>苏联的SS-7，现役的SS-18，SS-19，美国的大力神，中国的长征1，2，3型火箭，俄罗斯的质子火箭，阿利亚娜1，2，3，4型火箭都在下面级使用了四氧化二氮-肼类推进剂。</P><P>四氧化二氮-肼类的比冲还可以，约230秒左右，但是推进剂和燃烧产物的毒性都很大，各国新一代的运载火箭都不再使用。</P>
<P>转引一文，中间谈到了我国在大推力，高性能液氧-煤油发动机上的进展</P><P>----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------</P><P><B>谈先进的液氧(煤油)火箭发动机</B><B>张贵田</B>
航天技术是现代科学技术中发展最快的尖端技术之一，是一个国家科学技术水平和国民经济实力的综合反映，是一个国家科学技术水平的重要标志，亦是综合国力的象征。航天技术高度综合集中了许多基础科学和新技术，如数学、近代力学、自动控制、电子计算机、真空与低温技术等，它的发展促进了一大批基础科学和现代技术的发展，如新材料、空间物理、航天医学、生命科学等。航天技术的发展、宇宙环境的应用导致了一系列出乎意料的技术革新。当今，一些发达国家正在以大空间概念设计国民经济未来发展的蓝图，把航天技术产业作为未来发展的一个战略重点，认为它是发展各类高新技术产业的领头技术，它能带动一大批高新技术产业其它基础产业的发展，推动和促进新工艺、新材料、新能源等技术的进步，航天技术对国民经济的发展将起到“加速器”和“倍增器”的作用。
航天科技工业的发展对推动解决我国面临的人口与资源、环境与灾害、通信与交通、教育与文化等重大社会问题起到了其它任何技术和产品不可替代的作用。同时，航天技术对国家的国防建设具有极其重要的意义，这一点已得到共识。目前战略战术导弹、卫星导航定位、军事测绘侦察、作战指挥和通信等方面广泛应用于国防建设，并取得了显著效果。宇宙空间是现代军事竟争的制高点，航天技术与防御技术已很难分开，这在战略威慑和现代化战争中表现得尤为显著。
航天技术能够产生巨大社会效益和经济效益的主要途径是通过应用卫星来实现的，而运载火箭扮演着极其重要的角色。在近40年的发展中，我国航天科技工业依靠自己的力量，研制成功了长征系列运载火箭，达到了全型谱的运载能力，并已成功将我国自行研制的通信、返回式遥感、气象等应用卫星送到静止、近地和太阳同步等不同的轨道，而且先后成功地为西德、澳大利亚、瑞典、法国、美国等国家发射卫星或其它有效载荷。我国的长征火箭成为世界发射市场的主要运载工具之一，昂首阔步地进行国际商业发射市场，使中国航天在国际航天界占有一席之地，并享有较高声誉，显示了社会主义中国的综合实力(请参见图1、表1a、表1b、表1c)。
虽然我国航天技术取得了巨大的成就，引起了世人的瞩目，但是应该清醒地认识到我们的不足。目前，我国现有的长征系列运载火箭是在战略武器的基础上演变延用而来的，其推进剂(偏二甲肼／四氧化二氮)毒性大、污染严重、价格高、性能低，其不足是很明显的。美国、法国、前苏联等航天大国对于推进剂的毒性和污染问题高度重视。美国从1970年就禁止在本土上生产偏二甲肼，法国阿里安火箭所用的偏二甲肼一直从苏联购买，而且不在本土上发射(在法属圭亚那库鲁航天发射中心发射)；原苏联解体之前曾下令禁止使用偏二甲肼。随着全世界对环境保护的日益重视，很可能在不久的将来全世界禁止生产使用偏二甲肼作为火箭推进剂。因为偏二甲肼毒性较大，损害人体的肝脏。尤其是四氧化二氮／偏二甲肼的燃烧产物，对人体损害更大，并较为严重地污染环境。从事使用该种推进剂发动机试验的工作人员中60%有不同程度的肝病，普遍转氨酶高。由于组织火箭发射时, 由于N2O4泄漏已引起几次伤亡事故，后果比较严重。长征运载火箭是当今世界可靠性、技术稳定性最好的运载火箭之一，但是近几年来，长征火箭发射时有失利，并造成了不同程度的人员伤亡，其推进剂毒性大和污染严重问题已引起了我国各级领导的高度重视，也增加了参试人员的恐惧感。虽然发射失利未引起十分严重的后果，但参试人员“死里逃生”、“后怕”的感觉仍然十分强烈。这给组织发射带来了一定的困难。同时，由于推进剂价格偏高增加发射成本，进而使得长征火箭在国际发射市场中价格竞争力不甚明显，也是一个比较突出的问题。如何提高运载火箭可靠性，降低发射成本，增强竞争力，是加速我国运载火箭产业化进程的关键所在。
要想有先进的运载火箭，首先必须要有先进的动力系统——火箭发动机。火箭发动机是运载火箭的心脏，它的先进性突出表现在低成本、无污染、高可靠、高性能、使用安全、操作方便。液氧/煤油火箭发动机作为运载动力装置的优越性在于:一是煤油作为常温推进剂，使用极为方便， 安全性好，而甲烷、丙烷、液氢为低温推进剂，不好贮存，运输、加注和操作都不方便，泄漏后易起火爆炸，特别是液氢很容易泄漏。二是煤油价格便宜，每千克煤油的价格只有液氢的1/100和偏二甲肼的1/30， 可以较大幅度地降低发动机的研制成本和运载火箭的发射费用。发射一颗20T低轨道的有效载荷， 如用液氢/液氧和四氧化二氮/偏二甲肼组成的二级半方案推进剂费需3000万元，而用全液氧/煤油方案只需推进剂费100万元。 三是液氧/煤油组合密度比冲高，是理想的下面级(助推级和芯一级)发动机，稍作改进之后亦可作为比较理想的上面级发动机。四是我国煤油资源丰富，贮量极大，可满足长远的需要。我国克拉玛依油田开采的煤油是低凝点环烷基中质原油，完全符合火箭推进剂用煤油标准， 现已查明贮量在5亿吨以上，按每年200万吨开采量计算，可连续开采50年以上，同时我国黑虎山、辽河、胜利等油田符合要求的原油贮量也是丰富的。经各种研究试验和两次液氧/煤油发动机热试车的成功，充分说明了国产煤油能完全满足使用要求。五是使用液氧/煤油发动机可完全消除四氧化二氮/偏二甲肼有毒且污染环境的严重不足。六是液氧/煤油发动机可实现运载火箭模块化积木式设计，可用不同组合完成不同载荷的发射任务，能形成我国新一代运载火箭系列。上述诸优点体现了先进动力系统的要求和研制方向。
经过近10年关于大型运载火箭和天地往返运输系统动力系统的技术论证、研究及关键技术攻关，国家决定研制液氧/煤油高压补燃发动机，并已列入“863”计划。 这无疑是提高我国航天技术水平的重大举措，更是加速我国运载火箭产业化进程的英明之举。
近几年，我一直参加并负责大型运载火箭和天地往返运输系统动力系统的论证工作，以及“863”液氧／煤油发动机的预先研究和关键技术攻关工作。从近几年的工作进展情况来看，液氧／煤油高压补燃发动机在技术十分先进，代表当今液体火箭发动机领域的最高水平，其先进性体现在以下几个方面:
1、先进的闭式循环系统。 该系统能充分利用燃料的化学潜能。补燃发动机也称为分级燃烧发动机，该系统先把推进剂的一组元在预燃室中进行富氧(或富燃)燃烧，生成低温大流量的燃气驱动涡轮，然后将工作过的燃气引入燃烧室进行完全燃烧。它避免了开式循环系统涡轮排气的能量损失(请见图2:开式循环系统; 图3:闭式循环系统)。闭式循环发动机可较大幅度提高燃烧室压力，进而提高燃烧效率,仅采用闭式循环系统就能提高比冲6％以上。对二级半火箭来说，当起飞质量相同时，有效载荷能提高30％以上；假若有效载荷相同，运载火箭起飞重量可降低20％。使发射1kg有效载荷的全寿命周期费用降低约16％。用这种发动机的试验机，于1995年12月～1996年1月进行两次全系统高压补燃发动机试车，其真空推力为85T，真空比冲为3500m/s，混合比K在2.34--2.6之间。
2、先进的燃烧室混合喷注器。在补燃循环系统中， 氧化剂全部在预燃烧室气化后，再进入燃烧室进行燃烧，这样就实现了气液两组燃烧，气液燃烧大大改善了发动机的燃烧稳定性。为了进一步提高燃烧稳定性，用不同长度的喷咀把喷注器分隔成数个区域，气液喷咀为同轴内混合式，其长度为1/4波长，形成几百个小声腔，能够有效地衰减振荡；另外在燃烧室上游设置了整流装置，把不规则的涡轮排气进行整流后引入燃烧室。高压补燃循环系统不仅有利于解决技术关键不稳定燃烧问题，而且还较大幅度地提高了燃烧效率。我们对喷注器进行了混合雾化试验，并对发动机进行了热试车，试验结果表明: 高压补燃循环系统的燃烧效率高达0.98。
3、先进而巧妙的燃烧室冷却措施。 几十年来争论不休的用煤油作为冷却剂问题，经过大量的传热试验及计算分析后表明:采取适当的措施是完全可以解决的。用克拉玛依煤油作燃料进行了工作时间分别为10秒、50秒的两次试车后燃烧室完好无损，光洁如初，说明用煤油作发动机冷却剂是完全可行的，效果是相当理想的。在燃烧室的冷却结构设计上采取了一系列措施: 一是在喉部以前设置了三条冷却带，其流量为推进剂总流量的2～3％，煤油进入燃烧室是贴壁向上旋转式； 二是燃烧室喷管从膨胀比为8的截面至圆柱段，用螺旋式冷却槽，并且喉部附近的冷却槽加工成波浪形，以便提高其冷却效果，这样可使内壁温度降低40℃左右；三是低温煤油从收敛段进入冷却槽，首先冷却热流最大的喉部区域，这一举措可得到40℃温差的好处。除上述措施外，还在内壁上镀镍铬防热层可使气壁温降低30～40℃，以及选取热传导性能好的内壁材料等。上述措施经过热试车，证明非常有效。
4、可靠的多样密封。发动机各部件要承受－200℃～3500℃高低温环境，压力为150～500个大气压，在强烈的振动环境下，发动机的密封问题是一个致命问题。必须因地制宜地设计相应的密封结构。过去我们采用的是法兰盘间加不同材料的垫片或“O”型圈结构，对于中、小直径的管路接头大多用球头喇叭口结构。这种落后的密封结构远远不能满足高可靠、高性能先进发动机的要求。为此，我们进行了多种密封结构的研究、试验。低温液氧的密封用“К” 和“Э”型环，高温燃气密封采用了碟型垫，高压的液体和气体密封采用球头加导向，并在球头上开槽，加不同材料的“O”型圈，还有适用于低温的碟型垫的密封，其密封压力达到600个大气压也不泄漏。涡轮泵的密封更重要,为适应发动机多次工作，防止磨擦生热减少磨损而采用了脱开式密封。涡轮不转动时，为静密封，当涡轮泵转速达到预定值时，控制压力使密封处脱开，这种先进的密封形式大大地提高了可靠性及其寿命。
5、先进的预压涡轮泵。要使主涡轮泵正常工作，避免发生气蚀，必须保证泵的入口有一定的压力。如果泵入口压力要求高，则火箭贮箱压力必须提高，这样就会增加运载火箭的贮箱结构重量。为了降低火箭结构重量、提高运载能力，必须尽量降低泵入口压力。为此在主泵前设置了一套预压涡轮泵。从主涡轮后抽取一股富氧燃气作为氧化剂的预压涡轮泵工质驱动涡轮，然后排入氧化剂主流中，从主煤油泵后引出的一股高压煤油作为煤油预压涡轮泵的工质吹动涡轮，然后排入预压泵后的主流中。这种预压涡轮泵系统设计思路新颖、结构巧妙，尤其是富氧的燃气工作后又进入液氧的主流中，这种设计构思非常大胆，也十分巧妙。目前，预压涡轮泵已经进行了大量液流冷试，并且成功地进行了发动机的热试车，采用预压泵结构可提高主泵前压力6个大气压，而箱压仅为2个大气压。
6、先进的弹性支承。 发动机是整个运载火箭的主要振源。工作时发动机各零部件都承受着强烈的振动，有高频，也有低频，有些部位加速度高达几十个g甚至几百个g。因此，各零部件的连接和固定形式是一个十分关键的问题。如一个质量较大的阀门与直径几毫米或十几毫米的导管连接，要承受激烈的振动，在设计上必须要有科学的方法。用完全紧固定支承的办法防振效果不好，而采用适当的弹性支承，不仅降低了振动量级，而且还有利于解决零部件和发动机的共振问题。另外，为抗振防松，在拧紧各紧固件时，要涂胶。尤其在天地往返运输系统及载人运载器上，由于运载器可靠性要求极高，抗振防松问题事关重大，必须确保万无一失。为此，我们已进行了大量研究试验。
为什么选用煤油作为运载火箭推进剂?在50年代，苏联、美国、英国就 开始研究以煤油作推进剂。虽然美国也研制了一些以煤油作为燃料的开式循环火箭发动机，如宇宙神用的MA-2发动机，土星Ⅰ、ⅠB用的H-1发动机，土星V用的F-1发动机等，但由于采取的措施欠缺， 不好解决煤油作为冷却剂带来的一系列问题，加之解决不稳定燃烧问题困难和低混合比燃气驱动涡轮积碳严重等原因，该类型火箭发动机没有得到充分的利用。随着航天事业的发展和各航天大国对空间资源开发利用的愿望不断增强，各国都在积极研制低成本、无毒、无污染、高可靠、性能好、安全可靠的运载火箭。苏联首先以高压补燃循环系统和先进的冷却措施解决了煤油使用中的技术关键，并在70年代到80年代期间研制成功了高性能的RD-170、RD-120及RD-8等型号高压补燃液氧/煤油发动机。 这些型号是代表世界最高水平的液氧/煤油火箭发动机，已用于天顶号、能源号/暴风雪号等型号运载器。俄罗斯打算在液氧/煤油高压补燃发动机的基础上研制一台液氧/煤油/液氢三组元发动机，与原先研制成功的发动机一起组成新一代运载火箭系列。苏联解体后，美国、法国都在积极引进俄国有关技术，美国已购买了俄罗斯的RD-120、RD-170、RD-171和NK-33发动机，并且已进行了点火式验。 我国已从1989年起与独联体国家就此项技术进行学术技术交流，目前已在许多重要领域取得实质性的进展。世界航天大国都在努力寻求突破液氧/煤油高压补燃发动机技术的途径，并对此表示出了极其浓厚的兴趣，都试图尽快占领航天技术发展的制高点，最大程度建立自己在宇宙空间的无形国界，以适应国家的战略需要和现实需求。
我国液氧/煤油高压补燃发动机研制工作已获批准并已列入国家“863”计划。 近几年来重点进行了技术方案论证和关键技术研究， 并于1995年12月～1996年1月用试验型发动机进行了两次热试车，进一步研究并初步掌握了该种发动机的起动、关机程序、预冷、吹除及试车后的中和清洗技术。独联体国家把液氧/煤油发动机热试车后中和清洗技术视作“Know How”(技术诀窍)，要买此项技术需上百万美元。我们经多次研究、论证、试验，摸索出一套适合我们实际情况的中和清洗程序，经两次发动机热试车验证，证明我们的方法是完全正确的。随着工作的深入，试验技术及试验设施也都有了不同程度的掌握。总之，几年来的关键技术研究，为今后研制高压补燃液氧/煤油发动机打下了一个良好的基础。这种发动机的研制成功，将使我国液体火箭发动机技术登上一个新台阶，将为我国大型运载火箭和天地往返运输系统，载人航天提供先进的动力系统。在此基础上，进而可研制更先进的液氧/煤油/液氢三组元火箭发动机，实现单级入轨，赶上世界先进水平。研制成功先进的液氧/煤油火箭发动机，可提高我国航天技术水平，进一步扩大卫星发射市场，为加速运载火箭产业化进程提供强有力的支撑。
</P>
航天技术是现代科学技术中发展最快的尖端技术之一，是一个国家科学技术水平和国民经济实力的综合反映，是一个国家科学技术水平的重要标志，亦是综合国力的象征。航天技术高度综合集中了许多基础科学和新技术，如数学、近代力学、自动控制、电子计算机、真空与低温技术等，它的发展促进了一大批基础科学和现代技术的发展，如新材料、空间物理、航天医学、生命科学等。航天技术的发展、宇宙环境的应用导致了一系列出乎意料的技术革新。当今，一些发达国家正在以大空间概念设计国民经济未来发展的蓝图，把航天技术产业作为未来发展的一个战略重点，认为它是发展各类高新技术产业的领头技术，它能带动一大批高新技术产业其它基础产业的发展，推动和促进新工艺、新材料、新能源等技术的进步，航天技术对国民经济的发展将起到“加速器”和“倍增器”的作用。
航天科技工业的发展对推动解决我国面临的人口与资源、环境与灾害、通信与交通、教育与文化等重大社会问题起到了其它任何技术和产品不可替代的作用。同时，航天技术对国家的国防建设具有极其重要的意义，这一点已得到共识。目前战略战术导弹、卫星导航定位、军事测绘侦察、作战指挥和通信等方面广泛应用于国防建设，并取得了显著效果。宇宙空间是现代军事竟争的制高点，航天技术与防御技术已很难分开，这在战略威慑和现代化战争中表现得尤为显著。
航天技术能够产生巨大社会效益和经济效益的主要途径是通过应用卫星来实现的，而运载火箭扮演着极其重要的角色。在近40年的发展中，我国航天科技工业依靠自己的力量，研制成功了长征系列运载火箭，达到了全型谱的运载能力，并已成功将我国自行研制的通信、返回式遥感、气象等应用卫星送到静止、近地和太阳同步等不同的轨道，而且先后成功地为西德、澳大利亚、瑞典、法国、美国等国家发射卫星或其它有效载荷。我国的长征火箭成为世界发射市场的主要运载工具之一，昂首阔步地进行国际商业发射市场，使中国航天在国际航天界占有一席之地，并享有较高声誉，显示了社会主义中国的综合实力(请参见图1、表1a、表1b、表1c)。
虽然我国航天技术取得了巨大的成就，引起了世人的瞩目，但是应该清醒地认识到我们的不足。目前，我国现有的长征系列运载火箭是在战略武器的基础上演变延用而来的，其推进剂(偏二甲肼／四氧化二氮)毒性大、污染严重、价格高、性能低，其不足是很明显的。美国、法国、前苏联等航天大国对于推进剂的毒性和污染问题高度重视。美国从1970年就禁止在本土上生产偏二甲肼，法国阿里安火箭所用的偏二甲肼一直从苏联购买，而且不在本土上发射(在法属圭亚那库鲁航天发射中心发射)；原苏联解体之前曾下令禁止使用偏二甲肼。随着全世界对环境保护的日益重视，很可能在不久的将来全世界禁止生产使用偏二甲肼作为火箭推进剂。因为偏二甲肼毒性较大，损害人体的肝脏。尤其是四氧化二氮／偏二甲肼的燃烧产物，对人体损害更大，并较为严重地污染环境。从事使用该种推进剂发动机试验的工作人员中60%有不同程度的肝病，普遍转氨酶高。由于组织火箭发射时, 由于N2O4泄漏已引起几次伤亡事故，后果比较严重。长征运载火箭是当今世界可靠性、技术稳定性最好的运载火箭之一，但是近几年来，长征火箭发射时有失利，并造成了不同程度的人员伤亡，其推进剂毒性大和污染严重问题已引起了我国各级领导的高度重视，也增加了参试人员的恐惧感。虽然发射失利未引起十分严重的后果，但参试人员“死里逃生”、“后怕”的感觉仍然十分强烈。这给组织发射带来了一定的困难。同时，由于推进剂价格偏高增加发射成本，进而使得长征火箭在国际发射市场中价格竞争力不甚明显，也是一个比较突出的问题。如何提高运载火箭可靠性，降低发射成本，增强竞争力，是加速我国运载火箭产业化进程的关键所在。
要想有先进的运载火箭，首先必须要有先进的动力系统——火箭发动机。火箭发动机是运载火箭的心脏，它的先进性突出表现在低成本、无污染、高可靠、高性能、使用安全、操作方便。液氧/煤油火箭发动机作为运载动力装置的优越性在于:一是煤油作为常温推进剂，使用极为方便， 安全性好，而甲烷、丙烷、液氢为低温推进剂，不好贮存，运输、加注和操作都不方便，泄漏后易起火爆炸，特别是液氢很容易泄漏。二是煤油价格便宜，每千克煤油的价格只有液氢的1/100和偏二甲肼的1/30， 可以较大幅度地降低发动机的研制成本和运载火箭的发射费用。发射一颗20T低轨道的有效载荷， 如用液氢/液氧和四氧化二氮/偏二甲肼组成的二级半方案推进剂费需3000万元，而用全液氧/煤油方案只需推进剂费100万元。 三是液氧/煤油组合密度比冲高，是理想的下面级(助推级和芯一级)发动机，稍作改进之后亦可作为比较理想的上面级发动机。四是我国煤油资源丰富，贮量极大，可满足长远的需要。我国克拉玛依油田开采的煤油是低凝点环烷基中质原油，完全符合火箭推进剂用煤油标准， 现已查明贮量在5亿吨以上，按每年200万吨开采量计算，可连续开采50年以上，同时我国黑虎山、辽河、胜利等油田符合要求的原油贮量也是丰富的。经各种研究试验和两次液氧/煤油发动机热试车的成功，充分说明了国产煤油能完全满足使用要求。五是使用液氧/煤油发动机可完全消除四氧化二氮/偏二甲肼有毒且污染环境的严重不足。六是液氧/煤油发动机可实现运载火箭模块化积木式设计，可用不同组合完成不同载荷的发射任务，能形成我国新一代运载火箭系列。上述诸优点体现了先进动力系统的要求和研制方向。
经过近10年关于大型运载火箭和天地往返运输系统动力系统的技术论证、研究及关键技术攻关，国家决定研制液氧/煤油高压补燃发动机，并已列入“863”计划。 这无疑是提高我国航天技术水平的重大举措，更是加速我国运载火箭产业化进程的英明之举。
近几年，我一直参加并负责大型运载火箭和天地往返运输系统动力系统的论证工作，以及“863”液氧／煤油发动机的预先研究和关键技术攻关工作。从近几年的工作进展情况来看，液氧／煤油高压补燃发动机在技术十分先进，代表当今液体火箭发动机领域的最高水平，其先进性体现在以下几个方面:
1、先进的闭式循环系统。 该系统能充分利用燃料的化学潜能。补燃发动机也称为分级燃烧发动机，该系统先把推进剂的一组元在预燃室中进行富氧(或富燃)燃烧，生成低温大流量的燃气驱动涡轮，然后将工作过的燃气引入燃烧室进行完全燃烧。它避免了开式循环系统涡轮排气的能量损失(请见图2:开式循环系统; 图3:闭式循环系统)。闭式循环发动机可较大幅度提高燃烧室压力，进而提高燃烧效率,仅采用闭式循环系统就能提高比冲6％以上。对二级半火箭来说，当起飞质量相同时，有效载荷能提高30％以上；假若有效载荷相同，运载火箭起飞重量可降低20％。使发射1kg有效载荷的全寿命周期费用降低约16％。用这种发动机的试验机，于1995年12月～1996年1月进行两次全系统高压补燃发动机试车，其真空推力为85T，真空比冲为3500m/s，混合比K在2.34--2.6之间。
2、先进的燃烧室混合喷注器。在补燃循环系统中， 氧化剂全部在预燃烧室气化后，再进入燃烧室进行燃烧，这样就实现了气液两组燃烧，气液燃烧大大改善了发动机的燃烧稳定性。为了进一步提高燃烧稳定性，用不同长度的喷咀把喷注器分隔成数个区域，气液喷咀为同轴内混合式，其长度为1/4波长，形成几百个小声腔，能够有效地衰减振荡；另外在燃烧室上游设置了整流装置，把不规则的涡轮排气进行整流后引入燃烧室。高压补燃循环系统不仅有利于解决技术关键不稳定燃烧问题，而且还较大幅度地提高了燃烧效率。我们对喷注器进行了混合雾化试验，并对发动机进行了热试车，试验结果表明: 高压补燃循环系统的燃烧效率高达0.98。
3、先进而巧妙的燃烧室冷却措施。 几十年来争论不休的用煤油作为冷却剂问题，经过大量的传热试验及计算分析后表明:采取适当的措施是完全可以解决的。用克拉玛依煤油作燃料进行了工作时间分别为10秒、50秒的两次试车后燃烧室完好无损，光洁如初，说明用煤油作发动机冷却剂是完全可行的，效果是相当理想的。在燃烧室的冷却结构设计上采取了一系列措施: 一是在喉部以前设置了三条冷却带，其流量为推进剂总流量的2～3％，煤油进入燃烧室是贴壁向上旋转式； 二是燃烧室喷管从膨胀比为8的截面至圆柱段，用螺旋式冷却槽，并且喉部附近的冷却槽加工成波浪形，以便提高其冷却效果，这样可使内壁温度降低40℃左右；三是低温煤油从收敛段进入冷却槽，首先冷却热流最大的喉部区域，这一举措可得到40℃温差的好处。除上述措施外，还在内壁上镀镍铬防热层可使气壁温降低30～40℃，以及选取热传导性能好的内壁材料等。上述措施经过热试车，证明非常有效。
4、可靠的多样密封。发动机各部件要承受－200℃～3500℃高低温环境，压力为150～500个大气压，在强烈的振动环境下，发动机的密封问题是一个致命问题。必须因地制宜地设计相应的密封结构。过去我们采用的是法兰盘间加不同材料的垫片或“O”型圈结构，对于中、小直径的管路接头大多用球头喇叭口结构。这种落后的密封结构远远不能满足高可靠、高性能先进发动机的要求。为此，我们进行了多种密封结构的研究、试验。低温液氧的密封用“К” 和“Э”型环，高温燃气密封采用了碟型垫，高压的液体和气体密封采用球头加导向，并在球头上开槽，加不同材料的“O”型圈，还有适用于低温的碟型垫的密封，其密封压力达到600个大气压也不泄漏。涡轮泵的密封更重要,为适应发动机多次工作，防止磨擦生热减少磨损而采用了脱开式密封。涡轮不转动时，为静密封，当涡轮泵转速达到预定值时，控制压力使密封处脱开，这种先进的密封形式大大地提高了可靠性及其寿命。
5、先进的预压涡轮泵。要使主涡轮泵正常工作，避免发生气蚀，必须保证泵的入口有一定的压力。如果泵入口压力要求高，则火箭贮箱压力必须提高，这样就会增加运载火箭的贮箱结构重量。为了降低火箭结构重量、提高运载能力，必须尽量降低泵入口压力。为此在主泵前设置了一套预压涡轮泵。从主涡轮后抽取一股富氧燃气作为氧化剂的预压涡轮泵工质驱动涡轮，然后排入氧化剂主流中，从主煤油泵后引出的一股高压煤油作为煤油预压涡轮泵的工质吹动涡轮，然后排入预压泵后的主流中。这种预压涡轮泵系统设计思路新颖、结构巧妙，尤其是富氧的燃气工作后又进入液氧的主流中，这种设计构思非常大胆，也十分巧妙。目前，预压涡轮泵已经进行了大量液流冷试，并且成功地进行了发动机的热试车，采用预压泵结构可提高主泵前压力6个大气压，而箱压仅为2个大气压。
6、先进的弹性支承。 发动机是整个运载火箭的主要振源。工作时发动机各零部件都承受着强烈的振动，有高频，也有低频，有些部位加速度高达几十个g甚至几百个g。因此，各零部件的连接和固定形式是一个十分关键的问题。如一个质量较大的阀门与直径几毫米或十几毫米的导管连接，要承受激烈的振动，在设计上必须要有科学的方法。用完全紧固定支承的办法防振效果不好，而采用适当的弹性支承，不仅降低了振动量级，而且还有利于解决零部件和发动机的共振问题。另外，为抗振防松，在拧紧各紧固件时，要涂胶。尤其在天地往返运输系统及载人运载器上，由于运载器可靠性要求极高，抗振防松问题事关重大，必须确保万无一失。为此，我们已进行了大量研究试验。
为什么选用煤油作为运载火箭推进剂?在50年代，苏联、美国、英国就 开始研究以煤油作推进剂。虽然美国也研制了一些以煤油作为燃料的开式循环火箭发动机，如宇宙神用的MA-2发动机，土星Ⅰ、ⅠB用的H-1发动机，土星V用的F-1发动机等，但由于采取的措施欠缺， 不好解决煤油作为冷却剂带来的一系列问题，加之解决不稳定燃烧问题困难和低混合比燃气驱动涡轮积碳严重等原因，该类型火箭发动机没有得到充分的利用。随着航天事业的发展和各航天大国对空间资源开发利用的愿望不断增强，各国都在积极研制低成本、无毒、无污染、高可靠、性能好、安全可靠的运载火箭。苏联首先以高压补燃循环系统和先进的冷却措施解决了煤油使用中的技术关键，并在70年代到80年代期间研制成功了高性能的RD-170、RD-120及RD-8等型号高压补燃液氧/煤油发动机。 这些型号是代表世界最高水平的液氧/煤油火箭发动机，已用于天顶号、能源号/暴风雪号等型号运载器。俄罗斯打算在液氧/煤油高压补燃发动机的基础上研制一台液氧/煤油/液氢三组元发动机，与原先研制成功的发动机一起组成新一代运载火箭系列。苏联解体后，美国、法国都在积极引进俄国有关技术，美国已购买了俄罗斯的RD-120、RD-170、RD-171和NK-33发动机，并且已进行了点火式验。 我国已从1989年起与独联体国家就此项技术进行学术技术交流，目前已在许多重要领域取得实质性的进展。世界航天大国都在努力寻求突破液氧/煤油高压补燃发动机技术的途径，并对此表示出了极其浓厚的兴趣，都试图尽快占领航天技术发展的制高点，最大程度建立自己在宇宙空间的无形国界，以适应国家的战略需要和现实需求。
我国液氧/煤油高压补燃发动机研制工作已获批准并已列入国家“863”计划。 近几年来重点进行了技术方案论证和关键技术研究， 并于1995年12月～1996年1月用试验型发动机进行了两次热试车，进一步研究并初步掌握了该种发动机的起动、关机程序、预冷、吹除及试车后的中和清洗技术。独联体国家把液氧/煤油发动机热试车后中和清洗技术视作“Know How”(技术诀窍)，要买此项技术需上百万美元。我们经多次研究、论证、试验，摸索出一套适合我们实际情况的中和清洗程序，经两次发动机热试车验证，证明我们的方法是完全正确的。随着工作的深入，试验技术及试验设施也都有了不同程度的掌握。总之，几年来的关键技术研究，为今后研制高压补燃液氧/煤油发动机打下了一个良好的基础。这种发动机的研制成功，将使我国液体火箭发动机技术登上一个新台阶，将为我国大型运载火箭和天地往返运输系统，载人航天提供先进的动力系统。在此基础上，进而可研制更先进的液氧/煤油/液氢三组元火箭发动机，实现单级入轨，赶上世界先进水平。研制成功先进的液氧/煤油火箭发动机，可提高我国航天技术水平，进一步扩大卫星发射市场，为加速运载火箭产业化进程提供强有力的支撑。
</P>
<P>"用这种发动机的试验机，于1995年12月～1996年1月进行两次全系统高压补燃发动机试车，其真空推力为85T，真空比冲为3500m/s，混合比K在2.34--2.6之间。 "</P><P>这就是那两台RD-120吧</P><P>
</P>
</P>
<P>从以上数据和国外的相关报道看，确信无疑是老毛子给的RD-120。</P><P>另外，综合国内相关报道，可以理出自研液氧煤油吨发动机的研制进程：</P><P>- 1996年项目启动
- 2000年成功进行半系统试车
- 2002年5月全系统试车成功（此前有多次失败）</P><P>不过我现在还是不清楚这目前试车成功的到底是一台缩比的验证机，还是将实际用于大运载的120吨推力发动机。有谁比较清楚？</P>
- 2000年成功进行半系统试车
- 2002年5月全系统试车成功（此前有多次失败）</P><P>不过我现在还是不清楚这目前试车成功的到底是一台缩比的验证机，还是将实际用于大运载的120吨推力发动机。有谁比较清楚？</P>
[此贴子已经被作者于2004-6-24 14:55:16编辑过]
<B>以下是引用<I>chenlan</I>在2004-6-24 14:24:00的发言：</B>
<P>从以上数据和国外的相关报道看，确信无疑是老毛子给的RD-120。</P>
<P>另外，综合国内相关报道，可以理出自研液氧煤油吨发动机的研制进程：</P>
<P>- 1996年项目启动
- 2000年成功进行半系统试车
- 2002年5月全系统试车成功（此前有多次失败）</P>
<P>不过我现在还是不清楚这目前试车成功的到底是一台缩比的验证机，还是将实际用于大运载的120吨推力发动机。有谁比较清楚？</P>
<P>从另外一些资料上来看，时间有些问题，比如在对于张贵田院士的介绍上有如下文字
<P>“而张贵田磨液氧/煤油发动机这把航天“镆铘”又岂止十年？！从1988年开始进行研究性试验，到1990年全面展开关键技术攻关，再到1998年取得涡轮泵联试成功……乃至2000年国务院批准立项、稳步跨入初样研制至今，张贵田为攀登这座航天动力珠峰，到底闯了多少难关、流了多少血汗，跌了摔了、哭了笑了多少次，实在是难以计数！”
<P>我们引进了RD-120是肯定的，在之后，看来我们自行研制了一种75吨级的液氧-煤油发动机，120吨级的发动机由此改良而成。</P>
<P>看来120吨级的还没有进行整体试车</P><P>--------------------------------------------------------------------------</P><P>７月９日，山清水秀的西安市长安区抱龙峪鞭炮齐鸣，彩旗招展，荡漾着欢乐喜庆的热烈气氛。亚洲最大的液体火箭发动机试验基地、国家重点建设工程——航天六院液氧／煤油火箭发动机试验区主体工程隆重奠基，标志着我国大推力、无污染新型运载火箭发动机研制揭开了新的一页。
国防科工委、中国航天科技集团公司等有关部门领导和西安市委副书记、常务副市长陈宝根，陕西省国防科工委主任张涛，省计委、西安市长安区等各级领导一起专程祝贺，并为该工程建设培土奠基。
据了解，液氧煤油火箭发动机试验区建设工程，是为适应研制我国大推力、高可靠、无毒害、无污染的新一代液氧煤油高压补燃火箭发动机研制需要而立项的国家重点建设工程，是党中央、国务院为加快我国航天事业发展而做出的重大决策。整个工程包括主体等２０个子项，将于２００４年９月建成投产并正式承担我国新一代液氧／煤油发动机试验，成为亚洲最大的液体火箭发动机试验中心。它的建成投产，将加快液氧煤油发动机的研制进程，为中国航天事业的发展做出新的更大的贡献，也将为西安经济的发展增添新的亮点和契机。 </P>
国防科工委、中国航天科技集团公司等有关部门领导和西安市委副书记、常务副市长陈宝根，陕西省国防科工委主任张涛，省计委、西安市长安区等各级领导一起专程祝贺，并为该工程建设培土奠基。
据了解，液氧煤油火箭发动机试验区建设工程，是为适应研制我国大推力、高可靠、无毒害、无污染的新一代液氧煤油高压补燃火箭发动机研制需要而立项的国家重点建设工程，是党中央、国务院为加快我国航天事业发展而做出的重大决策。整个工程包括主体等２０个子项，将于２００４年９月建成投产并正式承担我国新一代液氧／煤油发动机试验，成为亚洲最大的液体火箭发动机试验中心。它的建成投产，将加快液氧煤油发动机的研制进程，为中国航天事业的发展做出新的更大的贡献，也将为西安经济的发展增添新的亮点和契机。 </P>