10月23日中午，我国首型高空型泵后摆大推力液氧煤油发动机进行了300s长程试车，试车取得圆满成功。该发动机具有比冲高、起动入口压力低等特点，将用于我国新一代载人运载火箭二级动力装置。自9月28日以来，本台发动机共完成3次650s试车，三战三捷，发动机各项指标基本满足总体要求，标志着该型发动机关键技术已全部突破。试车得到了院领导高度关注，六院副院长李斌、YF-100K/M发动机总指挥高新辉等亲临现场指导，见证成功。大尺寸钛合金喷管延伸段方案是高空型泵后摆大推力液氧煤油发动机的一项核心关键技术，也是大尺寸再生冷却钛合金喷管在型号上的首次应用，相比于传统铜-钢方案喷管，具有质量轻的突出优势，可以大幅提高发动机推质比，同时也带来了易变形、冷却困难、钎焊难度大等挑战。团队深入践行“一定要赶上和超过世界先进水平”院魂精神，从2017年至2022年，设计师联手工艺员、工人，自主创新，上下求索，历时5年艰苦卓绝的技术攻关，先后突破了大尺寸钛合金喷管延伸段的设计、成形、异种金属钎焊、钛-钛钎焊等多项关键技术，将图纸变为现实，在本次试车中，该方案顺利通过105%高工况、高混合比考核，同时搭载考核了新型研制的高性能煤油，标志着团队已全面掌握大尺寸钛合金喷管延伸段技术。低入口压力起动技术是高空型泵后摆大推力液氧煤油发动机的另一项关键技术，研制团队秉承“小步快跑”的研制策略，在本台发动机的3次热试车中逐步下探考核指标，兼顾研制进度与风险控制，低入口压力起动技术得到进一步验证。三次试车成功获得了高空型泵后摆大推力液氧煤油发动机主要工作特性，年度试车任务圆满收官。研制团队下苦功夫、啃下硬骨头，扫清了新一代载人运载火箭工程研制中最大的“拦路虎”，为我国新一代载人火箭工程研制顺利推进奠定了坚实基础。-END-作者

液氧煤油发动机可重复使用国内首次近日，由西安航天动力研究所自主研制的某型液氧煤油发动机首次实现重复飞行试验验证。该型发动机作为某飞行器主动力装置参加首飞试验后，经检测维护，再次装配并顺利完成了重复飞行试验，国内首次实现了液体火箭动力的重复使用。起步：设计之初考虑多次工作要求液体火箭发动机作为航天运载器的主要动力装置，功能全、性能高、技术难度大、研制周期长，液体火箭发动机的可重复使用技术，对可重复使用航天运载器至关重要。20世纪80年代，美国的航天飞机计划取得成功，实现了部分重复使用的目标，虽然航天飞机主发动机（SSME）进行了持续改进，但该发动机在实际工作中远未达到55次飞行的设计目标，且重复使用过程中维护检测流程复杂，成本高昂，2011年SSME随航天飞机退役。进入新世纪，美国私营企业SpaceX的火箭垂直起降回收技术引人关注，2015年底至2016年初，成功完成了陆上发射场回收和海上平台回收，代表了可重复使用运载器的最新进展。液氧煤油发动机是我国新一代运载火箭的主要动力装置，具有高性能、大推力、无毒无污染等优点。该发动机从设计之初，部组件方案及总体布局按多次工作的要求开展论证，所有阀门均为可多次工作的气动、电动、液动等工作形式，地面研制试验实现了单台发动机不下台重复试车8次。“十三五”期间，我所预先开展了液氧煤油发动机重复使用关键技术研究，取得了大量理论和试验研究成果，为液氧煤油发动机重复使用奠定了基础。攻关：重复使用五大关键技术由于天地工作环境的差异性及各种保障条件的限制，液氧煤油发动机飞行重复点火与地面试验重复点火不能简单划等号，飞行力、热等环境条件也更加恶劣，因此液氧煤油发动机重复使用需要攻克的关键技术难题更多，主要有以下几个方面：1多次点火技术采用垂直起降的航天运载器都需要发动机具备多次点火能力，像SpaceX公司开式循环液氧煤油发动机梅林-1D（Merlin-1D），在猎鹰9号垂直起降过程最多要点火工作3次。液氧煤油发动机采用了绿色、环保的推进剂组合，可在一次点火工作后进行吹除处理后，实现发动机重复点火工作，技术上具有重复使用能力。但航天运载器飞行时，无法实现和地面试验相同的吹除等保障条件，同时由于低温发动机点火准备阶段需对低温系统进行预先预冷，所以点火准备期的流程和地面也有较大差异。对于补燃循环液氧煤油发动机，这些制约条件将更加凸显，需要对发动机进行技术研究，优化发动机点火准备阶段的预冷流程，简化发动机关机后至点火前的吹除处理方案。目前，我国补燃循环液氧煤油发动机已在地面试验实现了不间断三次点火起动，摸索出了重复点火工作间的吹除处置和预冷方法。2大范围变推力技术垂直起降的航天运载器在返回过程中，由于推进剂剩余量逐渐减少，运载器重量越来越轻，需要发动机具备大范围推力调节能力，才能实现减速或地面软着陆。要实现发动机的大范围变推力，需设置调节元件和驱动机构，同时对调节精度和调节速率有要求。另外，工作条件的大范围变化对发动机推力室等热力组件及涡轮泵等主要组件的工作适应能力提出了很高要求。我国液氧煤油发动机具备无级推力调节能力，通过地面试车进行充分验证，其中推力调节机构和大范围推力调节能力在新一代长征八号运载火箭上实现了飞行验证。3力、热防护技术与一次性使用运载器相比，重复使用运载器不仅要求发动机在上升段工作，而且返回段也要再次点火工作用于运载器减速或着陆，特别是返回段的气动力载荷条件、喷口反流热流条件等更加苛刻，需要对发动机进行力、热防护技术研究。另外，非工作段部分贯通内腔的接口也需要考虑返回段外界气压的变化进行正压或反向密封保护。某飞行器试验的成功，初步验证了液氧煤油发动机对重复使用飞行力、热载荷条件及免维护防护措施的有效性。4重复使用状态评估技术为了实现发动机重复使用工作的可靠性，需要对返回后的发动机进行状态评估，用于判定发动机是否具再次飞行的能力，特别是对工作条件恶劣的热力组件热疲劳、转子组件结构应力疲劳开展专项研究。另外，发展并采用在线实时健康诊断技术，实现飞行阶段发动机工作状态的健康监测或采用动力冗余运载器的弹道重构。国内液体火箭发动机地面故障诊断系统在液氧煤油发动机研制试验中应用较早，技术成熟。2022年3月在新一代长征六号甲运载火箭上首次实现了飞行健康监控系统的实战应用。通过液体动力健康诊断相关技术研究，液氧煤油发动机在试车或飞行后状态评估技术方面也开展了大量研究工作。5重复使用检测维护技术为了实现低成本，体现出发动机重复使用的价值，要求对返回后的发动机进行的检测项目越少越好，维护越简单越好，这与发动机健康状态评估是一对矛盾体，需要开展深入研究，在健康状态评估的基础上尽量简化检测维护方案，最终实现发动机的低成本、短周期快速检测维护。液氧煤油发动机通过发射场使用维护简化研究及重复使用相关维护处理技术研究，实现操作维护项目大幅度精简，首次实现低温火箭液氧加注后无人值守功能验证。展望：为完全重复使用积累了宝贵经验为了实现发动机短周期处理再次交付飞行，研制团队在液氧煤油发动机重复使用技术课题研究的基础上，针对性地制定了发动机检测维护方案，做到了短期快速处理交付原机，初步实现了液氧煤油发动机重复使用。随着人类对太空探索的深入开展，宇航动力技术开始进入创新发展和规模化发展阶段。各航天大国都在积极推动运载火箭升级换代，谋求快速、可靠、低成本地进入太空。主要航天国家和地区都已建立了比较完善的运载火箭型谱，能够满足大、中、小型有效载荷的发射任务。主要航天国家大力发展重型运载火箭，为满足未来执行载人登月及探火、大规模深空探测等任务需求；不断推动可重复使用运载器的工程化应用，开展关键技术攻关和试验验证。基于前期关键技术验证和雄厚的专业基础，美俄等主要国家下一代火箭动力产品进入整机试车阶段，为其新型航天运输工具提供先进动力基础。所长张晓军表示：“我国液氧煤油发动机首次重复飞行成功，标志着发动机重复使用技术进入实战阶段，我们将进一步关注发动机的高可靠性、低成本、高性能，持续开展可重复使用技术探索，为我国快速大规模进出太空空间提供坚强动力保障。”图片来自公众号“中国航天科技集团六院”文字

9月20日，祖国南端，欢呼声再一次响起，液氧煤油发动机助推长征七号遥四火箭成功将“天舟三号”货运飞船送入太空。此次成功，标志着120吨级液氧煤油发动机累计交付发射产品数量突破100台。从2015年首次服役起的6年里，该发动机见证了许多个“首飞”——长征六号首飞、长征七号首飞、长征五号首飞、长征五号乙首飞、长征八号首飞、长征七号甲首飞，也托举了许多次“首个”——首个火星探测卫星“天问一号”、首个地月往返探测器“嫦娥五号”、空间站首个成员“天和”核心舱和首个“天舟”货运飞船。作为新一代无毒无污染大推力发动机，120吨级液氧煤油发动机从诞生起便寄托着中国跻身航天强国的美好愿景。一步步稳扎稳打，一台台精雕细琢，造就了一次次奏响的凯歌，也将“金牌动力”高可靠性的闪亮招牌镌刻在更加高远的太空。研制：不放过任何一个薄弱环节120吨级液氧煤油发动机是一款高压补燃闭式循环液体火箭发动机，被喻为航天液体动力的“珠穆朗玛峰”，此前全世界197个国家只有苏联掌握此技术。从决定研制的第一天起，团队就下决心要掌握完全自主知识产权。设计上有诸多关键技术要突破，材料和工艺都有不少改进和创新，在研制过程中，团队还经历了总体需求的更迭。发动机能不能用、好不好用？都需要试验来回答。研制过程中，团队围绕着液氧煤油发动机使用剖面策划了大量的研制试验和可靠性增长试验，覆盖了发动机所有工况点。长征五号运载火箭副总师陈建华说：“发动机的质量本质上是靠设计保证的，需要从提高设计健壮性、提高容错能力、简化使用维护等方面提高发动机固有工作可靠性。”型号研制队伍始终坚持问题导向，眼睛向内、紧盯液氧煤油发动机在试验中暴露的问题和薄弱环节，持续优化并改进，提高质量管控。从梳理设计、工艺流程，到开展裕度试验、极限边界条件试验，再到简化使用操作流程、环境适应性和测试覆盖性等，有长达四年时间，团队致力于“可靠性提升”工作，期间暴露出不少问题，进行过多次质量提升。团队坚持问题导向，围绕设计、生产、装配试验等过程持续优化改进，治理和控制薄弱环节，不断提高发动机固有可靠性。流程：固化、标准化、表格化目前交付新一代运载火箭使用的有两型液氧煤油发动机，除了120吨级的“大哥”，还有18吨级的“小弟”。每台产品交付前都需要进行工艺验收试车，这是整个研制、生产的终点，也是靶场工作的序章。积极推进质量管理体系建设，通过完善技术文件和作业规范等质量管控文件，规范产品过程质量保障，形成了一系列指导文件，从试车数据分析、产品状态、电气产品状态检查确认方面制定合格判断准则和具体检查要求。目前，设计人员配合装配、测试、试验等环节全部实现了表格化管理，对记录数据进行成功包络判定，确保交付产品过程受控、质量可靠。结合质量复查、质量提升，液氧煤油发动机团队进一步严格验收程序、有效把控风险、加强过程质量控制，切实做到将产品出厂把关和质量控制重心前移，确保交付产品“零问题”“零隐患”。定期召开室级质量分析会，及时总结质量管控经验，高度重视员工的质量意识教育，强化流程规范化和精细化管理……多管齐下，团队中形成了“人人讲质量、人人为产品”的良好氛围，以“工作一流，过程一流，结果一流”为目标，高质量完成了历次发射任务。进化：高密度发射下多型号研制在高密度发射需求的有力拉动下，两型液氧煤油发动机年交付量逐年走高。为了确保“发发成功”，型号研制队伍正围绕“优化研制流程、提高研制信息化手段”进行全流程优化，通过完善使用维护文件、建立大数据统计对比分析软件、新员工“实战化”培养等手段，积极推进高质量高效率保证型号研制任务完成。发展航天，动力先行。为进一步支撑航天强国建设，团队正加快研制更大推力、二次起动、上面级等多型液氧煤油发动机。在人员数量没有明显增加的情况下，如何确保高密度发射任务下多个型号研制正常推进？答案是坚持继承和创新相结合原则。在长征六号运载火箭副总师杨永强看来，继承和创新好比鱼和水的关系，缺少继承如同只有鱼没有水，再好的创新也是空中楼阁；缺少创新如同只有水没有鱼，将会是一潭死水，毫无生机。充分继承以往研制经验和优秀成果的基础上进行大胆创新，团队连战连胜，泵后摆发动机总装方案、低入口压力起动方案等多个方案第一次参加试车便顺利通过考核，成功背后是整个研制队伍扎实的基础工作和日积月累的型号研制经验。紧密围绕集团公司“三高”要求，液氧煤油发动机团队奋战在高性能、高可靠液体火箭发动机研究领域，为我国研制更加先进的航天动力而不断努力、不断超越。百台产品，百分成绩，一切才刚刚开始。部分图片来自微信公众号“中国航天科技集团”“中国航天科技集团六院”、央视直播画面撰文\王盈编辑\王盈校对\孙幸岩监制\姜艳玲

本次试验得到集团公司、一院、六院等各级领导关注与支持，多位领导亲临现场，指导工作，见证成功。试后，集团公司董事长吴燕生、副总经理杨保华、科技委主任包为民致电表示祝贺，对本次试验给予高度评价。