中国液体火箭发动机，再现“高光时刻”
4月25日，“神箭”长征二号F运载火箭在酒泉卫星发射中心托举神舟十八号载人飞船点火升空，将载有3名航天员的飞船精准送入预定轨道，我国2024年度首次载人发射任务取得圆满成功。
《每日经济新闻》记者了解到，中国航天科技集团六院（以下简称：航天科技六院）在此次发射任务中，为长征二号F遥十八运载火箭与神舟十八号载人飞船共研制交付了58台主发动机和姿轨控发动机，以及热控分系统及生命保障系统泵阀等关键设备。
从最早的“东方红一号”上天，到今天“长征”火箭、“神舟”飞船，半个世纪以来，航天科技六院持续突破多项关键核心技术，为中国航天事业的发展提供着可靠支撑，液体火箭发动机，也成为中国航天人探索太空的强大动力。
为新型火箭首飞奠定基础
每经记者从航天科技六院获悉，4月28日，其自主研制的130吨泵后摆液氧煤油发动机完成四机并联点火试验，发动机总推力超500吨，这是我国液体动力发展史上推力最大、系统最为复杂的一次发动机点火试验，是首次大推力液氧煤油发动机四机并联点火试验，对四机并联方案进行了“全面体检”，为今年新型火箭首飞奠定了坚实的动力基础。
泵后摆发动机，是一种将摇摆装置后置的发动机，能够有效减小发动机工作占用空间、减轻发动机结构重量、降低火箭伺服摇摆力矩。六院研制团队突破了高温高压大流量富氧燃气摇摆装置等关键技术，并进一步优化了发动机系统方案，解决了大功率旋转机械振动控制等难题。该发动机与现役的120吨级液氧煤油发动机相比，推力更大、性能更高、结构更紧凑，在同等火箭直径内可布局更多的发动机，有效提高火箭运载能力。
四机并联，是把四台技术成熟的发动机系统“组合”在一起工作，而不是简单地“捆绑”在一起，这样既可以为火箭提供更大的推力，又可以一定程度减少系统的复杂程度。多台发动机协同工作给研制工作提出了许多新要求，带来了许多新挑战。
每经记者了解到，六院研制团队通过深入的机理分析和大量的数字仿真，攻破了起动同步性、复杂力热耦合环境，故障识别与处置、垂直装配与整体交付、试验及测控等多项技术难题，确保了发动机和四机并联方案的稳妥可靠。
“四机并联试车成功，验证了泵后摆发动机多机工作的协调性和最大力热环境下的工作可靠性，证明了发动机完全具备了飞行应用的条件。”航天科技六院主管副院长兼液氧煤油发动机总师李斌告诉每经记者。
据了解，此次试验后，发动机经检测处理，将交付飞行应用。
可重复使用火箭发动机刷新纪录
无独有偶，就在4月12日，由航天科技六院自主研制的130吨级可重复使用液氧煤油发动机在陕西完成两次启动地面点火试验。
据每经记者了解，自由进出空间是航天运输系统后续发展的主要方向，发展可重复使用航天运载器则是实现自由进出空间的关键环节，亟待实现技术突破。而液体火箭发动机作为航天运载器的主要动力装置，也是航天运载器最复杂的产品之一，其可重复使用成为实现航天运载器重复使用必须突破的关键技术之一。
也就是说，研制可重复使用火箭的前提是率先研制成功可重复使用的发动机。相比传统一次性火箭，可重复使用火箭将增加四项关键技术：一是“落得准”，二是“接得稳”，三是“用不坏”，四是“修得快”。
“这次点火就是“修得快”的一个验证。”航天科技集团六院发动机产品总指挥高新辉向记者表示。“此次试飞的这款火箭是航天六院为中国可重复火箭量身定做的一款产品，这款发动机在现役的液氧油发动机基础上通过反复的迭代改进，在提高推力比重的同时显著地降低了发动机自身的结构重量和对火箭空间的占用，同时开发出来两次启动这个功能，正是因为有这样的改进，使得这个可重复回收成为可能。”
具体来看，上述试验该台发动机累计完成15次重复试验、30次点火起动，累计试验时长突破3900秒，重复试验次数突破我国液体火箭主发动机试验次数纪录，为后续我国可重复使用运载火箭首飞奠定了基础。
“可重复使用的发动机，它一个关键的特点就是要安全、可靠，能够满足相关的要求，试这么多次还是想摸清在不同点火次数下发动机的状态。”航天科技集团六院165所一室主任周献齐向记者表示。
在高新辉看来，产品进行极限摸底的主要目的是提高发动机的可靠性，同时也是不断挖掘它的潜能，为后续可重复火箭的经济性改善奠定基础。“极限摸底没有尽头，在对发动机产品进行充分检查后，根据检查情况继续进行极限摸底。”
为了能够实现可重复使用火箭的功能，发动机的研制人员也分别从研发设计、生产制造、试验试车等方面来作努力，推动我国可重复使用火箭发动机的研制进展。
航天科技集团六院西发公司高级工程师刘超锋告诉记者，“我们以重复使用发动机可重复、长时间、可靠性这些技术指标要求为基础，进行了一系列的工艺技术攻关和研究项目，主要的研究项目应该有近70项，大幅提升了我们发动机工艺技术水平的先进性、稳定性，也保证了我们发动机产品质量的一致性和可靠性。”
每日经济新闻