近日，由西安航天動力研究所自主研制的某型液氧煤油發(fā)動機首次實現(xiàn)重復飛行試驗驗證。該型發(fā)動機作為某飛行器主動力裝置參加首飛試驗后，經(jīng)檢測維護，再次裝配并順利完成了重復飛行試驗，國內(nèi)首次實現(xiàn)了液體火箭動力的重復使用。

液體火箭發(fā)動機作為航天運載器的主要動力裝置，功能全、性能高、技術難度大、研制周期長，液體火箭發(fā)動機的可重復使用技術，對可重復使用航天運載器至關重要。

液氧煤油發(fā)動機是我國新一代運載火箭的主要動力裝置，具有高性能、大推力、無毒無污染等優(yōu)點。該發(fā)動機從設計之初，部組件方案及總體布局按多次工作的要求開展論證，所有閥門均為可多次工作的氣動、電動、液動等工作形式，地面研制試驗實現(xiàn)了單臺發(fā)動機不下臺重復試車8次。

“十三五”期間，西安航天動力研究所預先開展了液氧煤油發(fā)動機重復使用關鍵技術研究，取得了大量理論和試驗研究成果，為液氧煤油發(fā)動機重復使用奠定了基礎。

由于天地工作環(huán)境的差異性及各種保障條件的限制，液氧煤油發(fā)動機飛行重復點火與地面試驗重復點火不能簡單劃等號，飛行力、熱等環(huán)境條件也更加惡劣，因此液氧煤油發(fā)動機重復使用需要攻克的關鍵技術難題更多，主要有以下幾個方面：

多次點火技術

目前，我國補燃循環(huán)液氧煤油發(fā)動機已在地面試驗實現(xiàn)了不間斷三次點火起動，摸索出了重復點火工作間的吹除處置和預冷方法。

大范圍變推力技術

要實現(xiàn)發(fā)動機的大范圍變推力，需設置調(diào)節(jié)元件和驅(qū)動機構，同時對調(diào)節(jié)精度和調(diào)節(jié)速率有要求。另外，工作條件的大范圍變化對發(fā)動機推力室等熱力組件及渦輪泵等主要組件的工作適應能力提出了很高要求。我國液氧煤油發(fā)動機具備無級推力調(diào)節(jié)能力，通過地面試車進行充分驗證，其中推力調(diào)節(jié)機構和大范圍推力調(diào)節(jié)能力在新一代長征八號運載火箭上實現(xiàn)了飛行驗證。

長征八號運載火箭(資料圖)。

力、熱防護技術

與一次性使用運載器相比，重復使用運載器不僅要求發(fā)動機在上升段工作，而且返回段也要再次點火工作用于運載器減速或著陸，特別是返回段的氣動力載荷條件、噴口反流熱流條件等更加苛刻，需要對發(fā)動機進行力、熱防護技術研究。某飛行器試驗的成功，初步驗證了液氧煤油發(fā)動機對重復使用飛行力、熱載荷條件及免維護防護措施的有效性。

重復使用狀態(tài)評估技術

國內(nèi)液體火箭發(fā)動機地面故障診斷系統(tǒng)在液氧煤油發(fā)動機研制試驗中應用較早，技術成熟。2022年3月在新一代長征六號甲運載火箭上首次實現(xiàn)了飛行健康監(jiān)控系統(tǒng)的實戰(zhàn)應用。通過液體動力健康診斷相關技術研究，液氧煤油發(fā)動機在試車或飛行后狀態(tài)評估技術方面也開展了大量研究工作。

長征六號甲運載火箭(資料圖)。

重復使用檢測維護技術

液氧煤油發(fā)動機通過發(fā)射場使用維護簡化研究及重復使用相關維護處理技術研究，實現(xiàn)操作維護項目大幅度精簡，首次實現(xiàn)低溫火箭液氧加注后無人值守功能驗證。

長征八號運載火箭(資料圖)。

為了實現(xiàn)發(fā)動機短周期處理再次交付飛行，研制團隊在液氧煤油發(fā)動機重復使用技術課題研究的基礎上，針對性地制定了發(fā)動機檢測維護方案，做到了短期快速處理交付原機，初步實現(xiàn)了液氧煤油發(fā)動機重復使用。