超越美國!中國130噸級可回收液氧煤油發動機技術,成功突破

11月26日公佈的信息顯示,我國130噸級可重複使用的液氧煤油補燃發動機進行了兩次啓動試車試驗,並取得了圓滿成功。

這是中國第一個開發這樣的發動機,也是中國第一個可複用的、爲運載火箭設計的大推力發動機,因此中國在發動機高壓補燃和連續可變推力的核心技術上取得了重大突破,爲中國運輸系統的再利用奠定了更堅實的開發技術

雖然官方沒有公佈該發動機的型號,但很可能是YF-130N發動機。 該發動機是主要用於新版載人火箭的回收火箭發動機,該發動機具有綜合性能高、可靠性高等優點,可在航天飛機中重複使用,滿足我國空間活動的各種需要。

並在研製該發動機的過程中,對其部分零件採用了3D打印和自動焊接更新技術。 這一系列技術的集合,對我國具有十分重要的意義,是我國在這方面的重大突破。

那麼,可回收的火箭發動機到底是什麼樣的發動機呢? 一般來說,實際上我們知道的火箭發動機是一次性的,使用後不能再使用。 在這種情況下也不可能達到回收利用。

但是這裡提到的可複用火箭是一種可複用火箭發動機,可以回收利用,大大節約了成本。

當然,開發這種發動機對技術要求自然更高,首先要有多次點火的能力,其次還要考慮各個零部件的建造過程,抗疲勞的問題。

與此同時,這種發動機必須具備特別大範圍的推力可調性能,這樣才能支撐整個反覆點火和起飛的過程。

在這方面,我國目前具備的YF-100K火箭發動機在推力的大範圍內是可調的。 但最重要的一點是,由於不能滿足可回收利用的條件,無法獲得多次點火的能力,因此有必要進一步開發YF-100N。

對於可複用發動機的開發,實際上我國並不是最先開始的,在這方面最先開始的是口罩,而且在這方面SpaceX是世界上唯一一個以前完成了可複用火箭殼體的。

但是,他們在開發這種發動機的過程中遇到了非常多的困難。 其中特別會發生粘結問題。 由於反覆使用,在這個過程中關於粘結的位置非常難處理。

一般結焦位置在再生冷卻管路上,其中需要使用液態氫或液態甲烷,反應中煤油通過管路時容易結焦、堆積在管壁上。

這對整個發動機的運轉非常不利,但煤油這種燃料在火箭燃料上具有獨特的優勢,不僅密度大,而且是常溫燃料,價格也比較低,是一種非常容易使用的燃料,所以後期開始開發可回收的液態煤油發動機

在這方面,美國的可回收液氧煤油機就是他們的“梅林”發動機,而且該發動機使用過程成功率非常高,具有非常好的性能,在全世界範圍內,可以說是迄今爲止達到推重比的最高。

實際上火箭發動機產生動力是將氧化劑和燃料注入氣體時燃燒,在這個過程中可以提高火箭的推力,但隨着上升燃燒室的溫度也會上升。

爲了平衡地實現這種狀況,需要冷卻燃燒室。 美國的這種發動機選擇降低室壓作爲解決焦化問題的方式,雖然這在很大程度上解決了焦化問題,但也限制了整個發動機的比衝,本身存在一定的侷限性。

但在美國這一技術尚未得到解決的情況下,我國YF- 100N國發動機過程中採用分級燃燒模式。

該方式與美國的發動機相比,由於車廂壓力變高,因此性能上也能達到的程度良好,能夠緩和高車廂壓力狀態下的焦化。

另外,我國的這種發動機室壓可以達到梅林發動機的兩倍,限制比碰撞小。 目前,關於這方面的技術,我們已經超過了美國。