载人登月主动力--大推力液氧煤油发动机研究

载人航 天21 年 1 第0 1期 

础研  究

登人月动力 主李

大推力 液氧油发动煤研 机究

栾  亭  希张 平 小

西(航 天 安动力 究研 所) 

摘要

推大 液 力 氧煤油 动发机 是 航天运 载 主 力动的 展发方 ,向 是载人登 月等 大航重 

天活 的动 力动 基 。础 出提了 我国 载人 登 月 主 力一动6 0 吨 级双推 力 室氧 液 煤油 发动 机的  发 o

想设 并提,出 了该 发 动机 补 燃 循环 、泵 后摇 摆 总等 方 体案, 择 了发选 动 主机要 参数,进  行 了总体布局

设 计, 梳理 关键了 术技,探 讨 其 用了 。这途 将大 提幅 我 升进国入 空 间的 能 力,  满以足我国 栽登人月 和 深探空 等测重大航 天活动 的动力 需求。  

键词 关栽 登 月人液体 火箭发 动 机  液 煤氧油 补 燃 环  循后 摇摆 泵

分 类

V 号 3献文 标码 识44

A文 章编号   1 7 — 85(0 1 0 2— 66 452 2 1 ) O —08 0   1

1前  

航言天 动活需要 大推 力的 火 箭发 动机提 供 力动   载,航人 天、 载登人 月等 大航重天活 更动需要 大推 、力 高 靠可性 高安全、 性的 火 发 箭机支动 , 可撑 谓发动机 

的推 有力多大 , 类的足迹 有 多远 就 。 人  大 推力液氧煤 油发 机动 是 载火 箭运下 面 主动 级 力 的全 球 选之择一 ,十年 的 航 发天 中 展, 、 等 几 美  航俄 天国 家 研 制了种 多具 重大 有史 意义 历的 大 推液力 

力动择 选 。带术动 性 是重 项 目需 大要考虑 的 指标 , 技  

液火箭体发机动涉气动及 传、、 热流力体学 、燃烧、 工

艺 、材料 多项重等 大 新高技 ,术以 动带相 关技术  领 可域 的 重大突 破 合 建设,创新 型 国家的 国策 。目 前,符  

我国 巳成 功 突 破液 氧 油煤 动 机发 的一 系列 重大 技   , 成术 了 一大 基批础 设 施 一 步, 展发大 推力 液 建 

进氧

煤 油 动发机 有 于技利 术的 承 继 实, 循现序渐 进、 持  续展发。 因此 , 推大力 液氧 煤油 动机发 符 我 合 国  国情 ,是我 未国来 人航 天 、 载载人登月 合 的动 力理 选 

之择 。一 

煤油氧发 机动, 奠 了定航 其天强国 的 地位  。 世上纪八 十 年代 期末 以 来我, 研国制 1了吨0  2 液氧级煤油 发动 机 掌握 了口补燃 循等 多环 项进先 技   ,1术, 用 采该发 动 机的新一 代 运火载 箭在正 研制, 即 将 形 成 以液氧煤 油 动发机为 主航 的天动力体 系。 而 , 然  随着 我 国 合 综力 的国快速增 和航强天事 业

的快 速发

 展 ,2 01级吨 动 机发的 推力在量 方级面不 能 全 满足完

 本文 究研了 国 外内航 动 力天技 术发的展 现状和  展 趋发 ,势 出我 国提载 人 月主登 动—力 大—推 液 

力氧煤 油 发动机 的 发展设想 : 5年左0右 , 成 推完力  2

1室、 气 燃发生器 、主 自要动 器等组 件验证 平 台的 考核  

试验 , 衍 生 3出吨级液0 氧 油煤 动发机 于, 大超 并  用

0型载运 箭火 ,足 次对多 接、限 模 规载人登月 的  需 满

未来 建设 航 天 强国需的求。 此 为 国应, 制研 一代下 

我推力火 大箭 动机 。 发  在 推大 发力 动方机案 证 中论 , 要 需点 重考虑  发

求 ;00 年左 右,研 制 出 60吨双 推级 室液力 氧  煤2 0

油2发 动 机 , 于 地近 轨球道 ( E 运 载能力 百 吨级  用 L O 以上)的 型重运载 火箭 ,满 足我国本 世 纪 中前 期人 

动 载 的机使 用本成 技、 带术 动和性技 继术 承性。 本是 成  未航来天 发 特展别 是 商业 发 射市 竞场 争的 心核 液, 氧  油 煤推进 剂 成 本低 廉 毒环、保 , 无 发动 机 性 能 高 、   使 维 护方用便 ,控在 制航天发 射本 方 面成 最是佳  的来稿

日期:0 00— 3 修 日回期 0:1 1— 8  2 1— 8 2;2 1- 2 1。

登 月等

各项 重大 航活动 的天求需 。 

2 国 内

外 大 推力火 发箭 动机 发 展现 状 与 趋 势 

十年 几航天的 展发 中各 航天,大 国研制了多  种

者作衙介 1 :9 )9 硕士, 员 要,从液事体 李斌( 火. 6, 一 09男, 究研 主箭 动机研究发作。  

工 2 8

础研基究

 载航天 人21 年 第 1 1 期 

大0力 推箭 火发 机 动 上世 。纪五十年代 , 联率先研 制  苏 成 功 R 0/0 液 氧一 煤 油 发机动 。以其 为 动 力   的D 711

“8 盟联 ”载 运火 箭 首位,航天 员 送人太空 , 创  号 了 将

开展 了 国自己的研究 作工,航 飞机 改天 方进案提 出  

R一 6一0A S7 J、80等液 氧油煤发机取代动 体助固器推

 的方 案; 第二代 重 复 使用 运 载 计 器划S I中 提出  LR 一等4 液煤油 发氧动机 ( 图2 。 述 发动机 推力  8 见 )S

上为 3 k0 0一 0N,均 采 液 用氧煤油 推剂进 和补燃  00 50Nk循 环技 术。 02 来以,p cX公司 用 “ 采隼 ”背0 5 年S ae 灰  

载航 人 的天历史。目 前 , 用 氧液 油发 煤动 机“ 联采 ” 盟

 号载运 箭 是火国 载人 际天 的主航力  。

六十 年代 ,国 制 研了

60级吨 的 F1液 氧  煤美 一 8油发动 机 , 于 “ 星 V” 载火 ,9箭年 9月72  用土 运 61 0日, 功成 现实载人 登月 伟 的 大 壮 阁举 同时期 。, 联 

研制 苏了推 力 0吨1级的 N 一3 氧液 油煤 动发机。 K5 由  于3 发该动 机 推低 力, 月的“ 一 箭 ” 一 级需要 采 登  N1 火 用 3台0。发 动 机 数台 多太、 动力 统系 过复于 杂加上 

液氧 煤油

动发机 研发 了 “ 鹰/” 载箭火, 猎 1 运9 得获重  大成功 , 提出 5 0级吨 氧煤液 发 动油机 计 划。 00 并 0 2 1  年 月2, 巴马 推迟 登 计 划 ,月出投 入 3亿 美 元, 奥提 1  开展

重 运载型 与大推力 液煤 氧油 动发 计机 划 其 中 

, 12 年 度经 费6亿 5美元同 01 .

。 洲欧 天局航为 了降 “ 阿低 里 ” 运 安火箭 载的发  5

量控 制 原 等因, 火致箭 可 性靠 降 低, 成 “ 一 ”导 造 1N

 火箭 4次 飞 行试验 全部失 败,整 个登 月 计 划失 败以 告

[ 终  。 

成 本射,启 动 了 “ 航 来天运 载 器 预发 展 划  计 未(LP ”[ 提出40 吨级“ F PN)18 , 0 尔 伏加” 2 0吨 “级 和 0 乌 

、 七年 代 , 十 吸联取N 1 训教 , 制 功 成 苏 八 一的 研推 力7 0 吨 级 R 一的 74 D 1液 氧0煤 油 动发机 , 到 了达 

” 尔液烃氧发机动划计 ,以 替代固体 推器助, 并用 

可于重复使 用 运载器 。 降了 低本 成 ,年代十日本  为 九 出采提 液用氧 烃 动发机代替 一 列H火 的固体箭助 2 系 器推 同。 , 出时引 N进3 K提3一 R和 一8 氧 煤油 发  D 10液动机 研

制型运 载新火 箭方案的  。印度在 航天动力 技 术领 较 域落为后 了建,立 航天 大 , 国为印度 提 出庞 大  发 的 规展划 , 00启年动 了 0吨2 液 氧级 油 发煤动  2 10 研制 ,机 用划 载于人 登月 运 载火箭 _。n 2 0计l ]0 2 年以   T0

液 火箭 发体动机 术 的顶技峰 。苏联 解体 后 , 罗 斯又 

俄研 制成 功 了 03吨级的 R 一 88 D1 0 和 0吨级2的 R 0一  

D11 氧 油 煤发机动,技 术水 平遥 领 遥其它先 国 家,9液

 开并 出始口 动发 机 品 、产输 出 发 动机技 术,帮 助 美 国 、 洲、 欧 印度 、本 、日国研 制 液煤氧 油发动 机 其 及韩 运

载火 箭。  

六 十、代年的军 备竞赛 中, 国设 了建规 庞  七 美 模大 的体固火箭发动 机生 产 体系 。 七十年 末 ,代 战着  随

来 韩 ,购 国买 了

俄 罗 采用斯 一 5R 液氧煤 油发 动  D 11 机 (D11 型) 成 的一 级箭 , 于 火“R 一9改 用 罗老 ” 组运   载火号 箭 2。 00 9年 和 281 月 0年 06月 , 进 行两了 飞次 

行 验试。   俄罗斯和 美 国主要氧煤油液发机 动的特f 生表 见 1  。 综 上述所, 来航未 运载 动天 力技术 发展 的 趋 

势可 以括概 下 :  如

器武削的 ,减国固体美发机厂动商庞大的产生 

能严力重 过剩。 为保 证就业和 维 持 生产体系 , 国 航   美天

飞 等运 载机器开始采 用固体 发动 机 。 受 其影 响 洲, 欧 和 日本 的运 载火 箭 随也采 用 固体 之发 动机 。这一 选 

使 美择国 、欧洲 和日 在本液 煤氧油 发 机动技术 域领

发 展 不 。足

 

( 动力 )统 系大的 力推化 通 过, 采 用推大 力发 1 动 机 , 发少 机 动数台 减 简,化动 力系 统 , 运 载高火 提 箭 的 可靠 。 性 ( ) 系力 的统 低 本 成化,航 天 竞争力 的 心核 2 动 是成 本, 氧 油发 动机 以煤其使用 成本 低 、 能 高   液 已性成为 一种需 要的航天 动力  。( ) 推 进剂的 无毒 环 保 , 世 纪是化 环 保 代 时, 3 新   性 能高的 液 烃氧和液 氧 液氢推 进 剂以其 无 毒环 保 的 优特 良 点已成 为航天 力动的发 趋展势 。 

( 用化 )、 4 系列 化 、 通块化 ,模通过 “ 机 多用   ” 一、技 术 展 拓,强 发 机动的适 性应。 增

 九十年代 来 , 以于 固体 助由 器推成 本高 昂、污染  严 重 ,美 国 西等 方 国家开始 积极 引 进 俄罗斯 液氧 煤  发 动油 , 于机 代 替固体助推器 九。 十年代 初 ,国 用

普美 惠公司 引 进 ~R2 D0液1 氧煤 油 动机发并进 行 热了   车 ; 试空 气公喷 司购 买 了N 一3和 N一 3液 氧  煤 K3 K4

油发机动 原计划用, K于 l —重复使可运载器用, 目前

用 于 “ 座 "牛2 运火箭载  19 金 - 。9 6 ,年 克 洛西德・ 马 

公丁司用 10亿 美元 购买 1 了台1 一 R8 D0 10液 煤 

油 氧 发动 [机 用于“ 宙 神” 列运 载 箭 。火 由于  液 53, 宇5 系氧煤 油发 动使机 用 本低成, 宇宙神 ” 运 载火 箭的 发  “

5射成本

降约 低 1。进液氧煤油发引动技术后机, / 4 

其 , 大中推液力煤油氧动发机 的要 主展发 方为 :向

 2  9

载航人天2 1 第 1年 0 期 

1 表 1俄罗 斯 和 美 国 主 液要 氧煤 发油 动机 特 性 代

 号 R 一 O  D1 7N K3 -

R 37  一 D01

基础

研究 

国别 

苏联  苏 联 

苏联 

比合  72   4 .2 5.

25   .6

推力  ,k N 8 1  21  512

7  295

比冲

, m/   22 s 052 1 94 33

 00

循环方式 发 生器循 环 燃循补 

环补 燃 环 循

途 用 盟联 号N 一1 

天 顶,  源 能

时制间  1 -5 9 7 9415   1 5 9 -59 91  

17 -6 95 9 6 81  

DlO 8  —R 一9  D 1 H1一 1 F 1一  R -7 S2 R - S 4 8 -R6S 7  

俄罗

  斯罗俄  斯美国  美 国 美   国美 国  美 国 

22.  27 . 6 2  .32 2 2 7. 2  25.2  . 27 7  .

32  8 66 1 9 92 1  60 7 0 97 12 4 6  56 40  3

305  01 33   602 8  5 3 9 2 57 8 25 25 2  29 31  9

燃循补  环 燃补环 循发 生循环器 发 生器环循 发生 器循  补环循环  燃补燃循 环

宇神宙5 安加拉   土 I星1  / 土B星5  德尔 它 

9 —10 2 9 2o 619 - 0 908 2 115 - 9 1 9 8 1 6  5 1 -9 69 9l6  71 9 — 9 1 137  2 o一o 1  20一 1 

(推力 2) 0吨级以上 。 10   )(采用 高能 性补的燃 环 循系 统。  2 ()采 用先 进 的泵 后摆摇 技术。 3  

般包括 燃补循环 ( 称又分级 燃 循烧环 和) 气 发生燃

器 循 环。 气发生 器 循 为环式循开 的一种环, 经 气燃

燃涡 作轮 功直后接 排放至 动 发机 外者或引至 力 推 室喷

 

()具 备范 大围力 推和合混比调节 能力。 4

 

管扩张段 , 由 于部 分这燃气 未能充 燃分 , 烧进推剂 的 

学化 没能 有充分释放 ,动 性机能较 低。 发  补燃 环循 为式闭 循环的一 ,经种 轮作 涡后 功的  燃 进气入燃烧 室 , 进 行次燃二 烧 补燃(” ,即“ ) 推进 剂  

大 力 液推 氧 油 煤 发动 总体机 方 案

 二十世八十年代后期纪,我 国开始证论新代 一火

箭 发动 机 十。年 , 代 进九 了行液氧 油煤发动机 关  键 术攻技 。关00年以 来, 2 0开 始研制 10吨级 液氧煤油  2发 动机 。 目前 , 发 机各 动项关 键 技术 均 掌已 ,握该 即 

化 能学 释更放 为分 充, 动 发机能得性 较 到大 高 。提   综合 析分 我 国大,力 液 推煤氧油发 动机 用采先  进 的 补燃循环 。

32 总装 方 案 . 对 大于 力 推箭 火发动

机 总体 ,案 方焦点 的在  于

将制研成 功以, 发该机动为主动力新一代系列的 运 火 箭研载制正 在 入深 进 行, 基量 础设 施正建在设 , 大

以 液 煤 氧发油动 机 为主的动力 体 系 正在 成 。在形  基础此 上,进 一步研 制 推大液 氧力 煤 发动 油机 符合  我 国情 国 ,是我国航 天动 力体 系 的延 续和 发 ,展 合 可 持续符发展 的 基 本策 国。  根 据 载 登人月重 运载 火箭 总型 体的要求, 大推 

力 氧液 煤油发 动机 的推力 量 级 为 6 0应吨级 。为 了  0

推力 传 递推和 矢力量控 制 液 体火 箭。 动 发机 推矢 力 控量制方 式括包 发:动机的 泵 摇摆前 和后泵 摇 摆  。泵 前摇 摆 的 摇摆软管 低 在 的推 压剂进入 1管路  5。上 提供 在力推 量矢时 , 摆 整摇 个动 机发 这。种 方案   的 点优是摇摆 软 压管力 低 ,研于制 ; 是 足动 机发  便

不质 偏心 推离 轴 线 ,力 在“ 心 ” 存 偏 问题 动机 摇;摆尺 发 

提高发动

技机术使用的频率 降低研、制术风险技 本, 文

提出大 推 力 液煤氧油 发动 发机展 路 思:动发 为 

机 60吨级 推力双 状态室 , 0先 分别开 展 以推力室 和 涡轮 泵 为主 两的 个 技验 证平 术的台研 究与 验试, 然后进

寸  摇和摆 矩力较 大 发;动机重量 大较。 于力推百 吨  对级 及 其 下 的以发 机 ,动 此方 用案 比较适 宜 , 采国 外 的 R2 3N 3 、 D—一2 MK等 发 动 机 采 均用此  D一 5 、K3 一1R10 /

案。   方后摇泵 摆的摆摇软 管 设 在置涡 轮 泵出 的口压高

 

发动行机统系集成 ,完成60 0 吨发动级研机 。制其

中  ,力 室推为 主的研制 台平 以可生 出 30吨级 衍发  0动 机, 用优于化 和 展 拓一新 代运载 箭火 的动 力 构  结和运载 能力  

3。1 力动环循 式方 .

管路 ,上在 提推供力量时 , 矢需要摇摆只力室推其及

 件附 大。 推 力的补循燃环发 动机 ,对 后摆泵方案 可以  有 减小效 动 发 机寸 、尺重 和量 摆力摇 矩 ,于 解 偏决 便 

问题等。但泵后摇摆需 要设高置、 高温燃气压摇 摆软管

和 高液压 体推 进摇剂摆 软管。 综考 合 , 虑摇后 泵

大推力液 火体 箭 动发机 可 选择的 动力 循方 式 

3环 0

础研究 

载人航 天21 年第 1 01期  

摆势优明显 , 代表了大推 力 体液 箭火发 动机 术技 的 发 展趋势 。因 此 国, 外进先的 发机动 如 R- /8/ D710 01 1

1 和 一 R8均 用采此方 案。 9 6S等   合 综分析 我 国,

大推 液 氧力 油发 动煤 机应采 用 

控,制摇摆 力矩 , 轻发 机 动量 重 。 减  ( ) 泵抗高气蚀 能力 , 3 降低 提发动机 1 人5压 。力 ( ) 挥 数字 设化计 的 势 优提 ,高发动 机技 术  发4

水平和 研制效 率 。

 泵 后

摆摇方案 ,重中研 点燃 气究摇摆 软管 。其  3

主3要 组件 案方  -

大4推液氧煤力油发动主机特性参要数

大  力推 氧煤 油发液 动 机要主 能性 参数见表 2 。   种大 两推力 氧煤液油发 机 动结构见 图 总装1摇 摆包 

,络 寸 尺见 3 表   表

2大推 力 氧 液 油煤发 动 机主 要参 数

参数 称名  平海面力推 

真 空推 力  平海 比面冲 

液 体火

发 箭动 机的主要组 件 括 推包力室 燃、气  发生、器 轮涡 泵 自和动器等 , 涉及 主 要组 的方件 案包 括 推力 室和气燃 生发器 的 数 及 其台 构结、 涡轮 的 泵

构和局等布 。  综合考 虑 0吨级,氧液油煤发机动采 用 62 台0推

 力 室 2、燃台 发气 器生 、1 台 轮涡泵 2台、 氧 主液 阀  、 2

  位 0吨级3动发机 6  0吨级动机发 0 0k  N

k N   ms  s()

/台推

力室燃 主料阀 等组 件 。在 推 力室 组 件 验等证 平 台 中 , 考 以除核发 动机 涡轮 之外泵的其 余组 件, 可 并

衍生  出 3 0级发 动吨机, 0 60 0吨级和 30 级吨发 动机 0 

o3 3 

039 5 43 0 0 () O0 3 6 

06  06

7 817 30 (0 0) 036 

用共除涡 轮 之外泵 的主要 件 。 组 涡轮 泵为 同轴式布 局 氧,居 泵中, 燃料 泵 涡和  轮于位两端 。便了 于复重试 车, 为自 器动方案 多 为使次 用

,采 用 动电、 气 和动液动 制 。 控  之总 ,大 推力液 煤氧 油动发 研 究机 在1吨级0 2 动 机发的 技术 基础 上开展 , 进行优 化 设 计 并 ,整 提体 

真空

比 冲 烧燃压室 力

合混比  混合 比调 节 范围  

s s/ )( M P a 

36 ( )3 723 3  2  0

62   9. - %  1 0l

3O6(3 )2 73 3  2 0

 26 . 9 -%1  0 l

O升 动机发 术技平 水。要主的 优化工 作 包括:   ( )优化发 动机 系 统, 轻发动 机重 量 1 ,减 高 发 提动 机可 靠 性和作性 操。   ()采用 后泵摇 技 术 ,解 摆 发决动 机偏的心 问 2

力调推节围 范 管面积比喷 

喷 管 口出压  ka力P 

5 1-%  01 3  0

07 0

5 lO - 10 %3   0

7  0

0吨 级动发

机 ( m和 .50 335 m箭分径布别置 台和1 台发2机动  ,

60

级吨发机动(m 箭布径 置台发动1 机 ,台力推 固  室 5 1

0双摇摆向)

图   发 1动机 装总 构结  

图表 33 0 级 发吨 动 机尺    寸0

推 k力  喷管 出直径(口N 机单摇空间直摆 径m 摇摆角)( 度)  o 单 机静包络直径(态 m  ()

)  m

0  33 o1 78. 2 8  21 72   3. . 41  

、 台定力推室单向摇摆 ) 1 

双机

态静 包直径 

络   m()4

64. 3  

双摇机空 间直摆径 (

 m )

5 63 2. 

o 60

8 1 .2  

87 

9 53.5

 4.6 5  2

0:60 吨发动机 级1台力室固定推、台 力推单室 向摆 摇

113 

载人天 航 2 年1 1 01第期 

础究研 

大 推力5 氧 煤 液油发 机动关 键技 术与 研制条 件 

推力大液 氧煤油 燃 补环循 发 机动代表 了 液火体 箭发 动机技 术  最 的水高 平 ,要解 决多 项关键 术技 。 需  在 1吨0 发动级 研 机制中 ,我 国掌握 了液氧 煤补油  2 燃循 环发动机关 键技 术 的研 究方 法为, 大力 推液氧 

煤油 发动

机 研制 定奠 了 良好 的技术 础 。大基 推液力 氧 煤发油 机动 要需的独 有 技术 主要 为 高 燃压 气摆 摇 管软, 国内相关 与位单沟 通 ,国 已 备具 该了软管  经我的材料 和

工 加术技。  

大推力 液氧煤 油发动机关键 技 术 及其研 究 案方

见表  4  

 表

4关 键 技 术及 其 究研方  案序

 号关 技 键 术研 究 方 案 

 动机发体总起动关机与技术

 利

1用吨0级发机动技 ,术2 进 行真分析 仿 起动,分系统模拟试 验

 

  23

 

大寸尺、 高 压、高 燃气温摆摇管技软 术高 率

效、

国内与相单关技位术作,协 进行热并模拟试验考核  利 1用0盹级动发机烧 与冷却技术燃 ,2 进 行喷 嘴场流仿 ,真 喷嘴稳性研定究 , 混合 头 部 频燃高烧稳性定热模试验拟  利用 1 2 吨0发动级技机 ,术行三维仿真 析 分 子,动学研究力, 进 转平 衡塞活缩尺研 件

长寿

命推力室 烧燃与冷却技术 

4 

大功

率、高压 轮涡泵总 、 密体和封承轴技术 究 ; 用利近来年研究的 固润体滑轴 膜层承技术 与专, 轴承研制单业位作协 ;进行密 封 和轴

承 运的 试转 验 考核 

l 低

术动  温密  5高封   压 技

6I 寸 大杂构工 术   尺、结 加  技 复} 7机发件统分验热   术 动组及系冷试技 

试 的采 、特 、密 构 模 借内进

,属0属 )行结 先验 术金金( 型进圈   鉴 技用最非型 、 封,拟考 国核 c 外v利

1 发机破技 ,加技研 部 用 动突的术 2展工术究 分 吨 开0以 有验件, 低基泵模试方速研  现试条为 础展转下拟的法究 开验

1发 术机  动 试 8 车机   整

技在传级术究大动大台动与 、试上技 推机口台器流 感的 大力试 体径  1车术发,发车 自 、2器基推 量动开研展 0 技等础力 计吨机

2 0 0年2左右可 完 发成动 机 制 。 研 

力 推 液煤 氧油 发动 机主的 要保 研条件 包 括整  热 试 车机台 、件组冷热 验试台 生产和 备设。 据研根   究, 目 的前 件条 造后 可 以改足满 部 分键关 技术攻 关  的需 要 ,括 力 推室 组等件验 证平 台 ( 0 30吨级 发 动 包机 )的 生产和 试 验等; 06 吨级 发动 0机试车 台及 其  部分 生设产 备需 要建 。   新6 论 

大结推力 氧液煤油 动发 机是各国未来 航 天发展 的

 

于对 国来 说我 , 大推 液力 氧煤油发动 技术继机  承性和 带动性 好 , 以优化可 和 展拓 我国新一代 运 载  火 箭动 力统 系、于 重型运 火载 ,箭足 国载人 登 我 用满月 和

空 探深 测、 射发大 型空 间 等重 大站航天 活 动 

力动 求需 ,幅度 升 提 国我进 空 间的入能力 , 大我 为国

本世  纪建设 天强航 国提供强 大的 动力。  

参 考 文  献

心动 力 , 600级 液 吨氧 煤油发 动 机 可用 于 百级吨   O运载 L力 的重能型运 载火箭 满,足 载人 月登和   深E 探 空 测 发、大射型 空问等站 重大 航天活动 的需 求 。 大 推力 液氧煤 油发 动 机具有使 成用本 低、 能性

高、 环 保等 优 特良性 , 目 前国重 外研点发 的 力动 装  置是 ,是 来包未 括人航载 天在 内的各 种 大航 重天 活 动

一[] 贵 田.张 1压高补燃液煤油氧发动机 . (M】 防国工出业社 版 0.. 25  0

[ ] toeSo ., Su vD mln , Dt ,lDr a   v n   2w hrLc  ̄tm: e ep et e i o at sevt e a d is

iDec n a t .W0 ki   r ge sh t w/ . r b ina o / .sed snr   np ro s. t ww /e c weto c r  s :pn

[ ]J

h M  lc J. y, M.tnd l,C hlaP Vcs. nA3 o nP .Mi ̄ l rL , n SS oi lh r . i ke  

Iv i si a nn ho C ue  o   t oe itn e tt  I  tte

a s sf  h Sve   -N1 o nMg o   oR  o k c et

 

Fir sR. I ,A9 - 1 4 a  eu 【A]A A 9 3 54 l

O ]b ti su d t   oam src2 de vl meth t: ww.4 rlivg p a neTu  okt e oen t ./   a ew   p /

Opbt 1o  ira. / mc

需 的必 动力基础 。  本 文 提 出 6吨0 级大 推 液 力氧煤 发油动 方机 0

[ ] BK.tri ,.K ao h , C.ek s-D   rg8a i  t y 5 Ioag .V vC vFn.Y lhi n ..R 01P om H r  rso .从[I  0 351  R ]A 2—025[ N]S   e us  n d  rNu w rFStea cRe E ng t.:   6 AA Rqet gF n s o  ie— t okt n e ih t i f/ s   gp

/www. cpn w s m/cs ae e .o

 案

, 机动采用 补燃 循 环、 泵发 后 摇摆 、 范 围工况调  大节等 进先技术 。 照 目技前 水术平和工 业基础 , 按有 望 

3  2

基础 研 究 [ ] laV iracl ,epe R AE Q LO  O SE  A R 7EH  inenP saP m .A i IN I I D OBT R TD  d

0 F FAI .A A— 68  10 37

载人航天

1 年第 2101  

期 [0n nio  R cse FrtLo . : idapt w bbcoo.s1 ]da MoIn otk :  i kot / n hi eae . lpgt s p/ s  

r/c o n

 [ ] t oueuL c e ueaaPoyorPm (m PL)hte:  8a Aub tr  a nh  ̄rrpt  ga re P . t F/s F—r p /m

m. s.t  a ai /n

 ]I[d  a c p rottn S ssm  r n sn cr  n   uu e1n nS ieaaTp ri  y Pte e teia d aF rt 1 n a oe S

o r Dc os h:w t w t s .~ s n x FU _ 0 rF9. Pi tn. t / .wf r ./ a e i ep/i e ie jtT 2 0 , I R P T  ,r

[]pJ sG noktT re  oe ac l tn i  0 0 t:w w   a9a   x’cr eagtd rCf nl ie n 2 1 .h / t w .  a p/

o as e e o  . pc n ws

m/c

[ 12 张]小平 丁丰,年 马,.杰 国载人我登重型运载火箭月动 力系统探

 讨 []火 箭进 推,0 93( ) — J. 2 . ,05 2: 6 1  

R eer h o Hi  h sa c  n  Tgh s ru tL XOKe o e/ c  tngE n  r s n eo Rk  ie

eA

MansP e ywmtf aM ndLn rPoe t  i  o S sreo  n e u    arj 

cL   i L IB nUA NXin   ZHA NG  ap n    t gi iXo ig

’( A nrsa eP o u ns sIt t) Xi  eo pc  rp l   toeu   aini

b tAa sr t :Hch ti sr L/XKeo e rec e  n ei i  o n y t ed v l pn re t tn o  oep c  i   eo y t m ,   u  g u ht O r  sn   ok etg n s  n lt   he e o m toen ia  f r a e msna p wrs osi o a bet

a set pw ro na o  f m prn as ra e tai e  uha  a dn l n r r te eT d vlm  nc eeo lh    eo u d tn o ot teo cp   ctv sc   m s e   n  ao c .   he ep e t m hf  o f ii a i  i su pj os   6

0   iht r s  OX0 thg   u th L /e K e oe cre  n ie wi     rw s  hmb r  smn a p wrs s ferhCn n  e    nrs  on k tg n t t   ot ut a se a i  o   e t m y  iam a n ld a eh h ocu

rpetos rpsd dtaengl eirno a e  uotn ccedasig g e pa pm pi v. h ean rcj i opo e, n   eead s  f tdcmg bosyl n w  n  f r ui   r diT e im    h  g s i  n t  os  

d prm e e  f t ee ng ,  h se l  of u a in t ek y t cnl eg  n e trf  ti inao  ee g n  r  a a tr o h    ni et e a sby mc g nr t,   e  e ho io asd t  uue ui z t   ft  ni e a e iso h h olh

e e d a ts .en w e g  ni   ra  l p o met e l uc i gc p b l yo  h n, a diw l ma e ym tte r e n se  olT     eni w lege ti r v   h nah n   aai t  f C ia n   l u t t l  eh   hl y i li

q m ni fsuuseeat ai  e csn   ernr e nt e pse a l axos erue t   ort  cc  vi s hua n d la  oc a d d ecp  po n.t e  f p t i msau pj   e ir 

K e r s waM nd Lnr er tL qiPo a te okt n ie XLK rs ;n gtC dmbso  yl; nigat w y od  : ne  au  o; iu cr  p nl Rc E eg ; O e / ee aeSo u t nC S icg n f rPjd l    n o e e

i Pmup 

+- +-

—-  

—8  1 99

献文

 ] [ 沈6骏荣.国 天地体化一航天联互网 构想.我 国工中科学 ,程0 . :2 1  60 01

-0 9 3 

1 周林.] 国际空站信息系统间案遥方 遥 测控0。 5 0 5:  20. 56 —3l  Pl

u. ou   aamun mgets sm.I A N AScn  2  a oJsC lmb sdt  aae  ny tA A/A S e  odJ e

trIain   oiy e n n a t mS sump n S a I e f t r S ne , s 09ol o   p  c n omai y tm s 1 9 

o[] 谢 文涛. 开式航 空放 子电 统 和系C T 7OS技 术.航 空 电 子技 术  

2,0 _ : 8 050 3 -2l  

[沈]海 远,徐均世 .国 T C术技的展发和对分策.0 22析7  8 美 OS 2 .0:—

4 55 108 9   01 10 39 6

]谭维炽. 间据数系【 .统 3 空 ] 中国科M技学术出版社 , 京.北 0 . 2 24   [0]陈洪 李勇文,基于 C S.S标 准 载的航天通人 .信4 CD 测控 与通 信  

,2 03: 5  7 03 _ 5—9

 L omteB nnizG nelr sbe 1r8.:8 -0  9  a prl yr a   tee a ’o P J . l  n m.  9 2732 1

4O[ 1 ]林 周. 国空 间际站上用的使两计种机算.测遥控 , 4073— 0遥 02. : 64  [

1 .lar ,1 C]T yo等 郭树 玲译.于国际空 问有站 效载的荷标化计算  准

机用. 制 工 程 9 8,43 9 — 控1 .9: 33 

  ClS S 71 一 一.cm ano  rp c  aass m s adn .5   C  D0. B o 1m dte fn  aedty t t d r s J 0 R ieos e a  A

ad d cr i n  Oy t ms CS Re o v n e   t g b sS eC .SD ic m e dm toB eln a i,n u B o k  .

oS u

  nI e nina  a et So t n o m a i n  y t m  r tch ur  t dy o nt ra o tlpS   a c niI f rto S es Ac i et

CeHN E iZu  ZH ANG   ag hg o  Qn i

(   prem tfS a e inSea d pA lain hnCs   ae  fS i en De  a tn    c  cp c e n   p ti, eeAic dm yo c ec ) oc o

As t a eTi f tmnss m  o t t nl npc ttn s ) s naysrosl r eftnm s o   f oda nb ct:  o ao  ty f nea o saaes  O isi m iep  nieo     asi in  omm nig r hnri e i i  rao  l  b rt h cs

i su t n  n x  e em dt t,t e e eoi m tbu  i h yr ble r a — i ,a d h  v  o p d r ar c   nnt c s a do ep r n  ̄a a h r rf   tri i   s  e ghl   ie le l a mten   a ea g o  e mfn e i  o,

t nmi i h   n n oain sseac i cue o  h  is sn ir eo um e e t. .L bUr t r  d 。a1d s sro . Te i fr   ytt  m r th r t f te R su a  evc  d lh   a S aooy o Mue n   a s o em

,E

A’ l mb ms o euo  S    n rd c di w sc a a r ttsa d f tr  e e om te tn asay e  n dt i S s ouC   ud  l S ifi t u I es o ti   h c si   ne u  u e dv p n l e d  n l dzi  a e hl t r i cr

.,

 

h r ce si  ft n  o eTc a a rtt s o e ifr a ni ss a cei c eui c ue h e a cia e o wk m a a n esa e er   ne   i c hmt  y t m h  ttr n   dl  i r hc lnt r   n g e t pmc — ta ti—o e r h

,r

ea o r  tdc mumi a i n tn r  ae   n CCD , d lr dzd s gC tc Snl g   n   p n s e s a paiin   c t  n eowkb s d o  S S m o u ai e   ei nT Oe  ho oy ad oe   ytm  p l t . coo

K we o :d c  pt n tno aniS se y r sS a e Sa iI;f rt   tym;Ar t cuhe o m o c it r; CDS e C S 

 3

载人航 天21 年 1 第0 1期 

础研  究

登人月动力 主李

大推力 液氧油发动煤研 机究

栾  亭  希张 平 小

西(航 天 安动力 究研 所) 

摘要

推大 液 力 氧煤油 动发机 是 航天运 载 主 力动的 展发方 ,向 是载人登 月等 大航重 

天活 的动 力动 基 。础 出提了 我国 载人 登 月 主 力一动6 0 吨 级双推 力 室氧 液 煤油 发动 机的  发 o

想设 并提,出 了该 发 动机 补 燃 循环 、泵 后摇 摆 总等 方 体案, 择 了发选 动 主机要 参数,进  行 了总体布局

设 计, 梳理 关键了 术技,探 讨 其 用了 。这途 将大 提幅 我 升进国入 空 间的 能 力,  满以足我国 栽登人月 和 深探空 等测重大航 天活动 的动力 需求。  

键词 关栽 登 月人液体 火箭发 动 机  液 煤氧油 补 燃 环  循后 摇摆 泵

分 类

V 号 3献文 标码 识44

A文 章编号   1 7 — 85(0 1 0 2— 66 452 2 1 ) O —08 0   1

1前  

航言天 动活需要 大推 力的 火 箭发 动机提 供 力动   载,航人 天、 载登人 月等 大航重天活 更动需要 大推 、力 高 靠可性 高安全、 性的 火 发 箭机支动 , 可撑 谓发动机 

的推 有力多大 , 类的足迹 有 多远 就 。 人  大 推力液氧煤 油发 机动 是 载火 箭运下 面 主动 级 力 的全 球 选之择一 ,十年 的 航 发天 中 展, 、 等 几 美  航俄 天国 家 研 制了种 多具 重大 有史 意义 历的 大 推液力 

力动择 选 。带术动 性 是重 项 目需 大要考虑 的 指标 , 技  

液火箭体发机动涉气动及 传、、 热流力体学 、燃烧、 工

艺 、材料 多项重等 大 新高技 ,术以 动带相 关技术  领 可域 的 重大突 破 合 建设,创新 型 国家的 国策 。目 前,符  

我国 巳成 功 突 破液 氧 油煤 动 机发 的一 系列 重大 技   , 成术 了 一大 基批础 设 施 一 步, 展发大 推力 液 建 

进氧

煤 油 动发机 有 于技利 术的 承 继 实, 循现序渐 进、 持  续展发。 因此 , 推大力 液氧 煤油 动机发 符 我 合 国  国情 ,是我 未国来 人航 天 、 载载人登月 合 的动 力理 选 

之择 。一 

煤油氧发 机动, 奠 了定航 其天强国 的 地位  。 世上纪八 十 年代 期末 以 来我, 研国制 1了吨0  2 液氧级煤油 发动 机 掌握 了口补燃 循等 多环 项进先 技   ,1术, 用 采该发 动 机的新一 代 运火载 箭在正 研制, 即 将 形 成 以液氧煤 油 动发机为 主航 的天动力体 系。 而 , 然  随着 我 国 合 综力 的国快速增 和航强天事 业

的快 速发

 展 ,2 01级吨 动 机发的 推力在量 方级面不 能 全 满足完

 本文 究研了 国 外内航 动 力天技 术发的展 现状和  展 趋发 ,势 出我 国提载 人 月主登 动—力 大—推 液 

力氧煤 油 发动机 的 发展设想 : 5年左0右 , 成 推完力  2

1室、 气 燃发生器 、主 自要动 器等组 件验证 平 台的 考核  

试验 , 衍 生 3出吨级液0 氧 油煤 动发机 于, 大超 并  用

0型载运 箭火 ,足 次对多 接、限 模 规载人登月 的  需 满

未来 建设 航 天 强国需的求。 此 为 国应, 制研 一代下 

我推力火 大箭 动机 。 发  在 推大 发力 动方机案 证 中论 , 要 需点 重考虑  发

求 ;00 年左 右,研 制 出 60吨双 推级 室液力 氧  煤2 0

油2发 动 机 , 于 地近 轨球道 ( E 运 载能力 百 吨级  用 L O 以上)的 型重运载 火箭 ,满 足我国本 世 纪 中前 期人 

动 载 的机使 用本成 技、 带术 动和性技 继术 承性。 本是 成  未航来天 发 特展别 是 商业 发 射市 竞场 争的 心核 液, 氧  油 煤推进 剂 成 本低 廉 毒环、保 , 无 发动 机 性 能 高 、   使 维 护方用便 ,控在 制航天发 射本 方 面成 最是佳  的来稿

日期:0 00— 3 修 日回期 0:1 1— 8  2 1— 8 2;2 1- 2 1。

登 月等

各项 重大 航活动 的天求需 。 

2 国 内

外 大 推力火 发箭 动机 发 展现 状 与 趋 势 

十年 几航天的 展发 中各 航天,大 国研制了多  种

者作衙介 1 :9 )9 硕士, 员 要,从液事体 李斌( 火. 6, 一 09男, 究研 主箭 动机研究发作。  

工 2 8

础研基究

 载航天 人21 年 第 1 1 期 

大0力 推箭 火发 机 动 上世 。纪五十年代 , 联率先研 制  苏 成 功 R 0/0 液 氧一 煤 油 发机动 。以其 为 动 力   的D 711

“8 盟联 ”载 运火 箭 首位,航天 员 送人太空 , 创  号 了 将

开展 了 国自己的研究 作工,航 飞机 改天 方进案提 出  

R一 6一0A S7 J、80等液 氧油煤发机取代动 体助固器推

 的方 案; 第二代 重 复 使用 运 载 计 器划S I中 提出  LR 一等4 液煤油 发氧动机 ( 图2 。 述 发动机 推力  8 见 )S

上为 3 k0 0一 0N,均 采 液 用氧煤油 推剂进 和补燃  00 50Nk循 环技 术。 02 来以,p cX公司 用 “ 采隼 ”背0 5 年S ae 灰  

载航 人 的天历史。目 前 , 用 氧液 油发 煤动 机“ 联采 ” 盟

 号载运 箭 是火国 载人 际天 的主航力  。

六十 年代 ,国 制 研了

60级吨 的 F1液 氧  煤美 一 8油发动 机 , 于 “ 星 V” 载火 ,9箭年 9月72  用土 运 61 0日, 功成 现实载人 登月 伟 的 大 壮 阁举 同时期 。, 联 

研制 苏了推 力 0吨1级的 N 一3 氧液 油煤 动发机。 K5 由  于3 发该动 机 推低 力, 月的“ 一 箭 ” 一 级需要 采 登  N1 火 用 3台0。发 动 机 数台 多太、 动力 统系 过复于 杂加上 

液氧 煤油

动发机 研发 了 “ 鹰/” 载箭火, 猎 1 运9 得获重  大成功 , 提出 5 0级吨 氧煤液 发 动油机 计 划。 00 并 0 2 1  年 月2, 巴马 推迟 登 计 划 ,月出投 入 3亿 美 元, 奥提 1  开展

重 运载型 与大推力 液煤 氧油 动发 计机 划 其 中 

, 12 年 度经 费6亿 5美元同 01 .

。 洲欧 天局航为 了降 “ 阿低 里 ” 运 安火箭 载的发  5

量控 制 原 等因, 火致箭 可 性靠 降 低, 成 “ 一 ”导 造 1N

 火箭 4次 飞 行试验 全部失 败,整 个登 月 计 划失 败以 告

[ 终  。 

成 本射,启 动 了 “ 航 来天运 载 器 预发 展 划  计 未(LP ”[ 提出40 吨级“ F PN)18 , 0 尔 伏加” 2 0吨 “级 和 0 乌 

、 七年 代 , 十 吸联取N 1 训教 , 制 功 成 苏 八 一的 研推 力7 0 吨 级 R 一的 74 D 1液 氧0煤 油 动发机 , 到 了达 

” 尔液烃氧发机动划计 ,以 替代固体 推器助, 并用 

可于重复使 用 运载器 。 降了 低本 成 ,年代十日本  为 九 出采提 液用氧 烃 动发机代替 一 列H火 的固体箭助 2 系 器推 同。 , 出时引 N进3 K提3一 R和 一8 氧 煤油 发  D 10液动机 研

制型运 载新火 箭方案的  。印度在 航天动力 技 术领 较 域落为后 了建,立 航天 大 , 国为印度 提 出庞 大  发 的 规展划 , 00启年动 了 0吨2 液 氧级 油 发煤动  2 10 研制 ,机 用划 载于人 登月 运 载火箭 _。n 2 0计l ]0 2 年以   T0

液 火箭 发体动机 术 的顶技峰 。苏联 解体 后 , 罗 斯又 

俄研 制成 功 了 03吨级的 R 一 88 D1 0 和 0吨级2的 R 0一  

D11 氧 油 煤发机动,技 术水 平遥 领 遥其它先 国 家,9液

 开并 出始口 动发 机 品 、产输 出 发 动机技 术,帮 助 美 国 、 洲、 欧 印度 、本 、日国研 制 液煤氧 油发动 机 其 及韩 运

载火 箭。  

六 十、代年的军 备竞赛 中, 国设 了建规 庞  七 美 模大 的体固火箭发动 机生 产 体系 。 七十年 末 ,代 战着  随

来 韩 ,购 国买 了

俄 罗 采用斯 一 5R 液氧煤 油发 动  D 11 机 (D11 型) 成 的一 级箭 , 于 火“R 一9改 用 罗老 ” 组运   载火号 箭 2。 00 9年 和 281 月 0年 06月 , 进 行两了 飞次 

行 验试。   俄罗斯和 美 国主要氧煤油液发机 动的特f 生表 见 1  。 综 上述所, 来航未 运载 动天 力技术 发展 的 趋 

势可 以括概 下 :  如

器武削的 ,减国固体美发机厂动商庞大的产生 

能严力重 过剩。 为保 证就业和 维 持 生产体系 , 国 航   美天

飞 等运 载机器开始采 用固体 发动 机 。 受 其影 响 洲, 欧 和 日本 的运 载火 箭 随也采 用 固体 之发 动机 。这一 选 

使 美择国 、欧洲 和日 在本液 煤氧油 发 机动技术 域领

发 展 不 。足

 

( 动力 )统 系大的 力推化 通 过, 采 用推大 力发 1 动 机 , 发少 机 动数台 减 简,化动 力系 统 , 运 载高火 提 箭 的 可靠 。 性 ( ) 系力 的统 低 本 成化,航 天 竞争力 的 心核 2 动 是成 本, 氧 油发 动机 以煤其使用 成本 低 、 能 高   液 已性成为 一种需 要的航天 动力  。( ) 推 进剂的 无毒 环 保 , 世 纪是化 环 保 代 时, 3 新   性 能高的 液 烃氧和液 氧 液氢推 进 剂以其 无 毒环 保 的 优特 良 点已成 为航天 力动的发 趋展势 。 

( 用化 )、 4 系列 化 、 通块化 ,模通过 “ 机 多用   ” 一、技 术 展 拓,强 发 机动的适 性应。 增

 九十年代 来 , 以于 固体 助由 器推成 本高 昂、污染  严 重 ,美 国 西等 方 国家开始 积极 引 进 俄罗斯 液氧 煤  发 动油 , 于机 代 替固体助推器 九。 十年代 初 ,国 用

普美 惠公司 引 进 ~R2 D0液1 氧煤 油 动机发并进 行 热了   车 ; 试空 气公喷 司购 买 了N 一3和 N一 3液 氧  煤 K3 K4

油发机动 原计划用, K于 l —重复使可运载器用, 目前

用 于 “ 座 "牛2 运火箭载  19 金 - 。9 6 ,年 克 洛西德・ 马 

公丁司用 10亿 美元 购买 1 了台1 一 R8 D0 10液 煤 

油 氧 发动 [机 用于“ 宙 神” 列运 载 箭 。火 由于  液 53, 宇5 系氧煤 油发 动使机 用 本低成, 宇宙神 ” 运 载火 箭的 发  “

5射成本

降约 低 1。进液氧煤油发引动技术后机, / 4 

其 , 大中推液力煤油氧动发机 的要 主展发 方为 :向

 2  9

载航人天2 1 第 1年 0 期 

1 表 1俄罗 斯 和 美 国 主 液要 氧煤 发油 动机 特 性 代

 号 R 一 O  D1 7N K3 -

R 37  一 D01

基础

研究 

国别 

苏联  苏 联 

苏联 

比合  72   4 .2 5.

25   .6

推力  ,k N 8 1  21  512

7  295

比冲

, m/   22 s 052 1 94 33

 00

循环方式 发 生器循 环 燃循补 

环补 燃 环 循

途 用 盟联 号N 一1 

天 顶,  源 能

时制间  1 -5 9 7 9415   1 5 9 -59 91  

17 -6 95 9 6 81  

DlO 8  —R 一9  D 1 H1一 1 F 1一  R -7 S2 R - S 4 8 -R6S 7  

俄罗

  斯罗俄  斯美国  美 国 美   国美 国  美 国 

22.  27 . 6 2  .32 2 2 7. 2  25.2  . 27 7  .

32  8 66 1 9 92 1  60 7 0 97 12 4 6  56 40  3

305  01 33   602 8  5 3 9 2 57 8 25 25 2  29 31  9

燃循补  环 燃补环 循发 生循环器 发 生器环循 发生 器循  补环循环  燃补燃循 环

宇神宙5 安加拉   土 I星1  / 土B星5  德尔 它 

9 —10 2 9 2o 619 - 0 908 2 115 - 9 1 9 8 1 6  5 1 -9 69 9l6  71 9 — 9 1 137  2 o一o 1  20一 1 

(推力 2) 0吨级以上 。 10   )(采用 高能 性补的燃 环 循系 统。  2 ()采 用先 进 的泵 后摆摇 技术。 3  

般包括 燃补循环 ( 称又分级 燃 循烧环 和) 气 发生燃

器 循 环。 气发生 器 循 为环式循开 的一种环, 经 气燃

燃涡 作轮 功直后接 排放至 动 发机 外者或引至 力 推 室喷

 

()具 备范 大围力 推和合混比调节 能力。 4

 

管扩张段 , 由 于部 分这燃气 未能充 燃分 , 烧进推剂 的 

学化 没能 有充分释放 ,动 性机能较 低。 发  补燃 环循 为式闭 循环的一 ,经种 轮作 涡后 功的  燃 进气入燃烧 室 , 进 行次燃二 烧 补燃(” ,即“ ) 推进 剂  

大 力 液推 氧 油 煤 发动 总体机 方 案

 二十世八十年代后期纪,我 国开始证论新代 一火

箭 发动 机 十。年 , 代 进九 了行液氧 油煤发动机 关  键 术攻技 。关00年以 来, 2 0开 始研制 10吨级 液氧煤油  2发 动机 。 目前 , 发 机各 动项关 键 技术 均 掌已 ,握该 即 

化 能学 释更放 为分 充, 动 发机能得性 较 到大 高 。提   综合 析分 我 国大,力 液 推煤氧油发 动机 用采先  进 的 补燃循环 。

32 总装 方 案 . 对 大于 力 推箭 火发动

机 总体 ,案 方焦点 的在  于

将制研成 功以, 发该机动为主动力新一代系列的 运 火 箭研载制正 在 入深 进 行, 基量 础设 施正建在设 , 大

以 液 煤 氧发油动 机 为主的动力 体 系 正在 成 。在形  基础此 上,进 一步研 制 推大液 氧力 煤 发动 油机 符合  我 国情 国 ,是我国航 天动 力体 系 的延 续和 发 ,展 合 可 持续符发展 的 基 本策 国。  根 据 载 登人月重 运载 火箭 总型 体的要求, 大推 

力 氧液 煤油发 动机 的推力 量 级 为 6 0应吨级 。为 了  0

推力 传 递推和 矢力量控 制 液 体火 箭。 动 发机 推矢 力 控量制方 式括包 发:动机的 泵 摇摆前 和后泵 摇 摆  。泵 前摇 摆 的 摇摆软管 低 在 的推 压剂进入 1管路  5。上 提供 在力推 量矢时 , 摆 整摇 个动 机发 这。种 方案   的 点优是摇摆 软 压管力 低 ,研于制 ; 是 足动 机发  便

不质 偏心 推离 轴 线 ,力 在“ 心 ” 存 偏 问题 动机 摇;摆尺 发 

提高发动

技机术使用的频率 降低研、制术风险技 本, 文

提出大 推 力 液煤氧油 发动 发机展 路 思:动发 为 

机 60吨级 推力双 状态室 , 0先 分别开 展 以推力室 和 涡轮 泵 为主 两的 个 技验 证平 术的台研 究与 验试, 然后进

寸  摇和摆 矩力较 大 发;动机重量 大较。 于力推百 吨  对级 及 其 下 的以发 机 ,动 此方 用案 比较适 宜 , 采国 外 的 R2 3N 3 、 D—一2 MK等 发 动 机 采 均用此  D一 5 、K3 一1R10 /

案。   方后摇泵 摆的摆摇软 管 设 在置涡 轮 泵出 的口压高

 

发动行机统系集成 ,完成60 0 吨发动级研机 。制其

中  ,力 室推为 主的研制 台平 以可生 出 30吨级 衍发  0动 机, 用优于化 和 展 拓一新 代运载 箭火 的动 力 构  结和运载 能力  

3。1 力动环循 式方 .

管路 ,上在 提推供力量时 , 矢需要摇摆只力室推其及

 件附 大。 推 力的补循燃环发 动机 ,对 后摆泵方案 可以  有 减小效 动 发 机寸 、尺重 和量 摆力摇 矩 ,于 解 偏决 便 

问题等。但泵后摇摆需 要设高置、 高温燃气压摇 摆软管

和 高液压 体推 进摇剂摆 软管。 综考 合 , 虑摇后 泵

大推力液 火体 箭 动发机 可 选择的 动力 循方 式 

3环 0

础研究 

载人航 天21 年第 1 01期  

摆势优明显 , 代表了大推 力 体液 箭火发 动机 术技 的 发 展趋势 。因 此 国, 外进先的 发机动 如 R- /8/ D710 01 1

1 和 一 R8均 用采此方 案。 9 6S等   合 综分析 我 国,

大推 液 氧力 油发 动煤 机应采 用 

控,制摇摆 力矩 , 轻发 机 动量 重 。 减  ( ) 泵抗高气蚀 能力 , 3 降低 提发动机 1 人5压 。力 ( ) 挥 数字 设化计 的 势 优提 ,高发动 机技 术  发4

水平和 研制效 率 。

 泵 后

摆摇方案 ,重中研 点燃 气究摇摆 软管 。其  3

主3要 组件 案方  -

大4推液氧煤力油发动主机特性参要数

大  力推 氧煤 油发液 动 机要主 能性 参数见表 2 。   种大 两推力 氧煤液油发 机 动结构见 图 总装1摇 摆包 

,络 寸 尺见 3 表   表

2大推 力 氧 液 油煤发 动 机主 要参 数

参数 称名  平海面力推 

真 空推 力  平海 比面冲 

液 体火

发 箭动 机的主要组 件 括 推包力室 燃、气  发生、器 轮涡 泵 自和动器等 , 涉及 主 要组 的方件 案包 括 推力 室和气燃 生发器 的 数 及 其台 构结、 涡轮 的 泵

构和局等布 。  综合考 虑 0吨级,氧液油煤发机动采 用 62 台0推

 力 室 2、燃台 发气 器生 、1 台 轮涡泵 2台、 氧 主液 阀  、 2

  位 0吨级3动发机 6  0吨级动机发 0 0k  N

k N   ms  s()

/台推

力室燃 主料阀 等组 件 。在 推 力室 组 件 验等证 平 台 中 , 考 以除核发 动机 涡轮 之外泵的其 余组 件, 可 并

衍生  出 3 0级发 动吨机, 0 60 0吨级和 30 级吨发 动机 0 

o3 3 

039 5 43 0 0 () O0 3 6 

06  06

7 817 30 (0 0) 036 

用共除涡 轮 之外泵 的主要 件 。 组 涡轮 泵为 同轴式布 局 氧,居 泵中, 燃料 泵 涡和  轮于位两端 。便了 于复重试 车, 为自 器动方案 多 为使次 用

,采 用 动电、 气 和动液动 制 。 控  之总 ,大 推力液 煤氧 油动发 研 究机 在1吨级0 2 动 机发的 技术 基础 上开展 , 进行优 化 设 计 并 ,整 提体 

真空

比 冲 烧燃压室 力

合混比  混合 比调 节 范围  

s s/ )( M P a 

36 ( )3 723 3  2  0

62   9. - %  1 0l

3O6(3 )2 73 3  2 0

 26 . 9 -%1  0 l

O升 动机发 术技平 水。要主的 优化工 作 包括:   ( )优化发 动机 系 统, 轻发动 机重 量 1 ,减 高 发 提动 机可 靠 性和作性 操。   ()采用 后泵摇 技 术 ,解 摆 发决动 机偏的心 问 2

力调推节围 范 管面积比喷 

喷 管 口出压  ka力P 

5 1-%  01 3  0

07 0

5 lO - 10 %3   0

7  0

0吨 级动发

机 ( m和 .50 335 m箭分径布别置 台和1 台发2机动  ,

60

级吨发机动(m 箭布径 置台发动1 机 ,台力推 固  室 5 1

0双摇摆向)

图   发 1动机 装总 构结  

图表 33 0 级 发吨 动 机尺    寸0

推 k力  喷管 出直径(口N 机单摇空间直摆 径m 摇摆角)( 度)  o 单 机静包络直径(态 m  ()

)  m

0  33 o1 78. 2 8  21 72   3. . 41  

、 台定力推室单向摇摆 ) 1 

双机

态静 包直径 

络   m()4

64. 3  

双摇机空 间直摆径 (

 m )

5 63 2. 

o 60

8 1 .2  

87 

9 53.5

 4.6 5  2

0:60 吨发动机 级1台力室固定推、台 力推单室 向摆 摇

113 

载人天 航 2 年1 1 01第期 

础究研 

大 推力5 氧 煤 液油发 机动关 键技 术与 研制条 件 

推力大液 氧煤油 燃 补环循 发 机动代表 了 液火体 箭发 动机技 术  最 的水高 平 ,要解 决多 项关键 术技 。 需  在 1吨0 发动级 研 机制中 ,我 国掌握 了液氧 煤补油  2 燃循 环发动机关 键技 术 的研 究方 法为, 大力 推液氧 

煤油 发动

机 研制 定奠 了 良好 的技术 础 。大基 推液力 氧 煤发油 机动 要需的独 有 技术 主要 为 高 燃压 气摆 摇 管软, 国内相关 与位单沟 通 ,国 已 备具 该了软管  经我的材料 和

工 加术技。  

大推力 液氧煤 油发动机关键 技 术 及其研 究 案方

见表  4  

 表

4关 键 技 术及 其 究研方  案序

 号关 技 键 术研 究 方 案 

 动机发体总起动关机与技术

 利

1用吨0级发机动技 ,术2 进 行真分析 仿 起动,分系统模拟试 验

 

  23

 

大寸尺、 高 压、高 燃气温摆摇管技软 术高 率

效、

国内与相单关技位术作,协 进行热并模拟试验考核  利 1用0盹级动发机烧 与冷却技术燃 ,2 进 行喷 嘴场流仿 ,真 喷嘴稳性研定究 , 混合 头 部 频燃高烧稳性定热模试验拟  利用 1 2 吨0发动级技机 ,术行三维仿真 析 分 子,动学研究力, 进 转平 衡塞活缩尺研 件

长寿

命推力室 烧燃与冷却技术 

4 

大功

率、高压 轮涡泵总 、 密体和封承轴技术 究 ; 用利近来年研究的 固润体滑轴 膜层承技术 与专, 轴承研制单业位作协 ;进行密 封 和轴

承 运的 试转 验 考核 

l 低

术动  温密  5高封   压 技

6I 寸 大杂构工 术   尺、结 加  技 复} 7机发件统分验热   术 动组及系冷试技 

试 的采 、特 、密 构 模 借内进

,属0属 )行结 先验 术金金( 型进圈   鉴 技用最非型 、 封,拟考 国核 c 外v利

1 发机破技 ,加技研 部 用 动突的术 2展工术究 分 吨 开0以 有验件, 低基泵模试方速研  现试条为 础展转下拟的法究 开验

1发 术机  动 试 8 车机   整

技在传级术究大动大台动与 、试上技 推机口台器流 感的 大力试 体径  1车术发,发车 自 、2器基推 量动开研展 0 技等础力 计吨机

2 0 0年2左右可 完 发成动 机 制 。 研 

力 推 液煤 氧油 发动 机主的 要保 研条件 包 括整  热 试 车机台 、件组冷热 验试台 生产和 备设。 据研根   究, 目 的前 件条 造后 可 以改足满 部 分键关 技术攻 关  的需 要 ,括 力 推室 组等件验 证平 台 ( 0 30吨级 发 动 包机 )的 生产和 试 验等; 06 吨级 发动 0机试车 台及 其  部分 生设产 备需 要建 。   新6 论 

大结推力 氧液煤油 动发 机是各国未来 航 天发展 的

 

于对 国来 说我 , 大推 液力 氧煤油发动 技术继机  承性和 带动性 好 , 以优化可 和 展拓 我国新一代 运 载  火 箭动 力统 系、于 重型运 火载 ,箭足 国载人 登 我 用满月 和

空 探深 测、 射发大 型空 间 等重 大站航天 活 动 

力动 求需 ,幅度 升 提 国我进 空 间的入能力 , 大我 为国

本世  纪建设 天强航 国提供强 大的 动力。  

参 考 文  献

心动 力 , 600级 液 吨氧 煤油发 动 机 可用 于 百级吨   O运载 L力 的重能型运 载火箭 满,足 载人 月登和   深E 探 空 测 发、大射型 空问等站 重大 航天活动 的需 求 。 大 推力 液氧煤 油发 动 机具有使 成用本 低、 能性

高、 环 保等 优 特良性 , 目 前国重 外研点发 的 力动 装  置是 ,是 来包未 括人航载 天在 内的各 种 大航 重天 活 动

一[] 贵 田.张 1压高补燃液煤油氧发动机 . (M】 防国工出业社 版 0.. 25  0

[ ] toeSo ., Su vD mln , Dt ,lDr a   v n   2w hrLc  ̄tm: e ep et e i o at sevt e a d is

iDec n a t .W0 ki   r ge sh t w/ . r b ina o / .sed snr   np ro s. t ww /e c weto c r  s :pn

[ ]J

h M  lc J. y, M.tnd l,C hlaP Vcs. nA3 o nP .Mi ̄ l rL , n SS oi lh r . i ke  

Iv i si a nn ho C ue  o   t oe itn e tt  I  tte

a s sf  h Sve   -N1 o nMg o   oR  o k c et

 

Fir sR. I ,A9 - 1 4 a  eu 【A]A A 9 3 54 l

O ]b ti su d t   oam src2 de vl meth t: ww.4 rlivg p a neTu  okt e oen t ./   a ew   p /

Opbt 1o  ira. / mc

需 的必 动力基础 。  本 文 提 出 6吨0 级大 推 液 力氧煤 发油动 方机 0

[ ] BK.tri ,.K ao h , C.ek s-D   rg8a i  t y 5 Ioag .V vC vFn.Y lhi n ..R 01P om H r  rso .从[I  0 351  R ]A 2—025[ N]S   e us  n d  rNu w rFStea cRe E ng t.:   6 AA Rqet gF n s o  ie— t okt n e ih t i f/ s   gp

/www. cpn w s m/cs ae e .o

 案

, 机动采用 补燃 循 环、 泵发 后 摇摆 、 范 围工况调  大节等 进先技术 。 照 目技前 水术平和工 业基础 , 按有 望 

3  2

基础 研 究 [ ] laV iracl ,epe R AE Q LO  O SE  A R 7EH  inenP saP m .A i IN I I D OBT R TD  d

0 F FAI .A A— 68  10 37

载人航天

1 年第 2101  

期 [0n nio  R cse FrtLo . : idapt w bbcoo.s1 ]da MoIn otk :  i kot / n hi eae . lpgt s p/ s  

r/c o n

 [ ] t oueuL c e ueaaPoyorPm (m PL)hte:  8a Aub tr  a nh  ̄rrpt  ga re P . t F/s F—r p /m

m. s.t  a ai /n

 ]I[d  a c p rottn S ssm  r n sn cr  n   uu e1n nS ieaaTp ri  y Pte e teia d aF rt 1 n a oe S

o r Dc os h:w t w t s .~ s n x FU _ 0 rF9. Pi tn. t / .wf r ./ a e i ep/i e ie jtT 2 0 , I R P T  ,r

[]pJ sG noktT re  oe ac l tn i  0 0 t:w w   a9a   x’cr eagtd rCf nl ie n 2 1 .h / t w .  a p/

o as e e o  . pc n ws

m/c

[ 12 张]小平 丁丰,年 马,.杰 国载人我登重型运载火箭月动 力系统探

 讨 []火 箭进 推,0 93( ) — J. 2 . ,05 2: 6 1  

R eer h o Hi  h sa c  n  Tgh s ru tL XOKe o e/ c  tngE n  r s n eo Rk  ie

eA

MansP e ywmtf aM ndLn rPoe t  i  o S sreo  n e u    arj 

cL   i L IB nUA NXin   ZHA NG  ap n    t gi iXo ig

’( A nrsa eP o u ns sIt t) Xi  eo pc  rp l   toeu   aini

b tAa sr t :Hch ti sr L/XKeo e rec e  n ei i  o n y t ed v l pn re t tn o  oep c  i   eo y t m ,   u  g u ht O r  sn   ok etg n s  n lt   he e o m toen ia  f r a e msna p wrs osi o a bet

a set pw ro na o  f m prn as ra e tai e  uha  a dn l n r r te eT d vlm  nc eeo lh    eo u d tn o ot teo cp   ctv sc   m s e   n  ao c .   he ep e t m hf  o f ii a i  i su pj os   6

0   iht r s  OX0 thg   u th L /e K e oe cre  n ie wi     rw s  hmb r  smn a p wrs s ferhCn n  e    nrs  on k tg n t t   ot ut a se a i  o   e t m y  iam a n ld a eh h ocu

rpetos rpsd dtaengl eirno a e  uotn ccedasig g e pa pm pi v. h ean rcj i opo e, n   eead s  f tdcmg bosyl n w  n  f r ui   r diT e im    h  g s i  n t  os  

d prm e e  f t ee ng ,  h se l  of u a in t ek y t cnl eg  n e trf  ti inao  ee g n  r  a a tr o h    ni et e a sby mc g nr t,   e  e ho io asd t  uue ui z t   ft  ni e a e iso h h olh

e e d a ts .en w e g  ni   ra  l p o met e l uc i gc p b l yo  h n, a diw l ma e ym tte r e n se  olT     eni w lege ti r v   h nah n   aai t  f C ia n   l u t t l  eh   hl y i li

q m ni fsuuseeat ai  e csn   ernr e nt e pse a l axos erue t   ort  cc  vi s hua n d la  oc a d d ecp  po n.t e  f p t i msau pj   e ir 

K e r s waM nd Lnr er tL qiPo a te okt n ie XLK rs ;n gtC dmbso  yl; nigat w y od  : ne  au  o; iu cr  p nl Rc E eg ; O e / ee aeSo u t nC S icg n f rPjd l    n o e e

i Pmup 

+- +-

—-  

—8  1 99

献文

 ] [ 沈6骏荣.国 天地体化一航天联互网 构想.我 国工中科学 ,程0 . :2 1  60 01

-0 9 3 

1 周林.] 国际空站信息系统间案遥方 遥 测控0。 5 0 5:  20. 56 —3l  Pl

u. ou   aamun mgets sm.I A N AScn  2  a oJsC lmb sdt  aae  ny tA A/A S e  odJ e

trIain   oiy e n n a t mS sump n S a I e f t r S ne , s 09ol o   p  c n omai y tm s 1 9 

o[] 谢 文涛. 开式航 空放 子电 统 和系C T 7OS技 术.航 空 电 子技 术  

2,0 _ : 8 050 3 -2l  

[沈]海 远,徐均世 .国 T C术技的展发和对分策.0 22析7  8 美 OS 2 .0:—

4 55 108 9   01 10 39 6

]谭维炽. 间据数系【 .统 3 空 ] 中国科M技学术出版社 , 京.北 0 . 2 24   [0]陈洪 李勇文,基于 C S.S标 准 载的航天通人 .信4 CD 测控 与通 信  

,2 03: 5  7 03 _ 5—9

 L omteB nnizG nelr sbe 1r8.:8 -0  9  a prl yr a   tee a ’o P J . l  n m.  9 2732 1

4O[ 1 ]林 周. 国空 间际站上用的使两计种机算.测遥控 , 4073— 0遥 02. : 64  [

1 .lar ,1 C]T yo等 郭树 玲译.于国际空 问有站 效载的荷标化计算  准

机用. 制 工 程 9 8,43 9 — 控1 .9: 33 

  ClS S 71 一 一.cm ano  rp c  aass m s adn .5   C  D0. B o 1m dte fn  aedty t t d r s J 0 R ieos e a  A

ad d cr i n  Oy t ms CS Re o v n e   t g b sS eC .SD ic m e dm toB eln a i,n u B o k  .

oS u

  nI e nina  a et So t n o m a i n  y t m  r tch ur  t dy o nt ra o tlpS   a c niI f rto S es Ac i et

CeHN E iZu  ZH ANG   ag hg o  Qn i

(   prem tfS a e inSea d pA lain hnCs   ae  fS i en De  a tn    c  cp c e n   p ti, eeAic dm yo c ec ) oc o

As t a eTi f tmnss m  o t t nl npc ttn s ) s naysrosl r eftnm s o   f oda nb ct:  o ao  ty f nea o saaes  O isi m iep  nieo     asi in  omm nig r hnri e i i  rao  l  b rt h cs

i su t n  n x  e em dt t,t e e eoi m tbu  i h yr ble r a — i ,a d h  v  o p d r ar c   nnt c s a do ep r n  ̄a a h r rf   tri i   s  e ghl   ie le l a mten   a ea g o  e mfn e i  o,

t nmi i h   n n oain sseac i cue o  h  is sn ir eo um e e t. .L bUr t r  d 。a1d s sro . Te i fr   ytt  m r th r t f te R su a  evc  d lh   a S aooy o Mue n   a s o em

,E

A’ l mb ms o euo  S    n rd c di w sc a a r ttsa d f tr  e e om te tn asay e  n dt i S s ouC   ud  l S ifi t u I es o ti   h c si   ne u  u e dv p n l e d  n l dzi  a e hl t r i cr

.,

 

h r ce si  ft n  o eTc a a rtt s o e ifr a ni ss a cei c eui c ue h e a cia e o wk m a a n esa e er   ne   i c hmt  y t m h  ttr n   dl  i r hc lnt r   n g e t pmc — ta ti—o e r h

,r

ea o r  tdc mumi a i n tn r  ae   n CCD , d lr dzd s gC tc Snl g   n   p n s e s a paiin   c t  n eowkb s d o  S S m o u ai e   ei nT Oe  ho oy ad oe   ytm  p l t . coo

K we o :d c  pt n tno aniS se y r sS a e Sa iI;f rt   tym;Ar t cuhe o m o c it r; CDS e C S 

 3


相关内容

  • 苏联登月内幕 运载火箭的竞争
  • 1963年春天的某一天,美国安插在太空中的一双神秘眼睛----"科罗娜"间谍卫星,偶然发现了苏联正在大规模建设的一个工地.这个位于莫斯科东南2000多千米拜科努尔的巨大工地,引起了这双太空眼的注意,并发回了照片. 美国海军照片判读员戴维·多伊尔迅速做出了初步认定:"这是 ...

  • 中国超级大推力火箭发射基地选在海南真实原因
  • 中国超级大推力火箭发射基地选在海南真实原因 原来确实是铁路运输限制无法在内地基地发射5米直径大推力火箭.将来的5米直径大推力火箭将从天津建造,从海路运到海南文昌基地,文昌基地本身靠近大海,将来的空间站和载人航天和载人登月都将从海南发射.海南最大的优点是利用海运可以做到大尺寸大质量发射,并且本身靠近赤 ...

  • 中国运载火箭的"长征"路--长征火箭家族
  • 中国运载火箭的"长征"路--长征火箭家族 "运载火箭技术是航天技术最基本的组成部分,是夺取空间优势的核心能力,是开发和利用空间资源的前提."世界上各航天大国都把发展先进的航天运载技术作为保持其领先地位的战略部署之一. 从1970年"长征一号" ...

  • 中国"天宫"系列太空实验室--组建中国第一个宇宙空间站(图)来自网络
  • "天宫"系列太空实验室 --组建中国第一个宇宙空间站 工程总投资:150亿元左右 工程期限:2000年--2020年 按照我国载 人航天计划,中国最终将建设一个永久性的宇宙空间站,并着手实现载人登月. 据中国工程院院士.神舟飞船原总设计师戚发轫介绍,中国航天的目标分为三大步,第一 ...

  • 300吨级煤油发动机完全可以用于升级长征五号火箭
  • 300吨级煤油发动机完全可以用于升级长征五号火箭 中国政府最终批准研制的下一代煤油发动机,到底是300吨,330吨还是360吨,其具体推力数据还存在很大的变动空间.但300多吨推力的煤油发动机与3.35米芯级配套还是完全可以的,具体的例子就是参考美国宇宙神五搞个3.35米芯级的"中国版宇宙 ...

  • 大推力运载火箭发动机RD
  • 大推力运载火箭发动机RD-180 2015年8月俄罗斯官方表示, 中国提出了向俄罗斯购买RD-180大推力运载火箭发动机的请求, 具体合同会在当年底准备完成. 但是最新的消息显示这笔合同出现了问题. 近日, 俄媒引用俄罗斯航天署消息称, 俄罗斯暂不能向中国供应大推力运载火箭发动机, 原因是中国并非& ...

  • 航天知识竞赛参考答案
  • 航天知识竞赛参考答案(正确率91%左右) 1.在月球表面,航天员能清楚地听到月球车开动的声音.B不是 2人造地球卫星在太空飞行,可以像飞机一样任意改变飞行方向.A是 3.由于月球自转的周期恰好等于它绕地球公转的周期,我们在地球上只能看到月球的正面.A是 4.氦-3是一种气体,在地球上极为稀有,它随太 ...

  • 24小时到达月球
  • 30多年前一些预言家曾指出,在"阿波罗"计划之后,将出现商业空天飞机.永久性空间站以及人们将在地球和月球聚居地之间往返飞行.目前,美国航空航天局正在建造国际空间站,还在验证单级入轨可重复使用的运载器技术.今后10-15年,可能开发出两项关键技术――更先进的核推进技术和月球氧.这两 ...

  • 俄罗斯航天梦想恢复苏联荣光 研发世界最大推力火箭准备登月
  • 据俄罗斯媒体近日报道,俄罗斯已经决定以苏联"暴风雪"级航天飞机所用的火箭技术改进现有火箭发动机,在今后5年至7年间研制出近地轨道运载能力达160吨的超重型运载火箭,这将是全球最大的运载火箭. 美国的土星V火箭是唯一正式服役过的近地轨道运力达百吨级的火箭 军事评论员谷火介绍,20世 ...