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(fù)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(fù)飛行試驗，國內(nèi)首次實現(xiàn)了液體火箭動力的重復(fù)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(shù)難度大、研制周期長，液體火箭發(fā)動機的可重復(fù)使用技術(shù)，對可重復(fù)使用航天運載器至關(guān)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(shè)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(fù)試車8次。

“十三五”期間，西安航天動力研究所預(yù)先開展了液氧煤油發(fā)動機重復(fù)使用關(guān)鍵技術(shù)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(fù)使用奠定了基礎(chǔ)。

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(fù)點火與地面試驗重復(fù)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(fù)使用需要攻克的關(guān)鍵技術(shù)難題更多，主要有以下幾個方面：

多次點火技術(shù)

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(fù)點火工作間的吹除處置和預(yù)冷方法。

大范圍變推力技術(shù)

要實現(xiàn)發(fā)動機的大范圍變推力，需設(shè)置調(diào)節(jié)元件和驅(qū)動機構(gòu)，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(yīng)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(gòu)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(shù)

與一次性使用運載器相比，重復(fù)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(shù)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(fù)使用飛行力、熱載荷條件及免維護防護措施的有效性。

重復(fù)使用狀態(tài)評估技術(shù)

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(yīng)用較早，技術(shù)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(yīng)用。通過液體動力健康診斷相關(guān)技術(shù)研究，液氧煤油發(fā)動機在試車或飛行后狀態(tài)評估技術(shù)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(fù)使用檢測維護技術(shù)

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(fù)使用相關(guān)維護處理技術(shù)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(fù)使用技術(shù)課題研究的基礎(chǔ)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(fù)使用。