近日，由西安航天動(dòng)力研究所自主研制的某型液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)首次實(shí)現(xiàn)重復(fù)飛行試驗(yàn)驗(yàn)證。該型發(fā)動(dòng)機(jī)作為某飛行器主動(dòng)力裝置參加首飛試驗(yàn)后，經(jīng)檢測(cè)維護(hù)，再次裝配并順利完成了重復(fù)飛行試驗(yàn)，國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了液體火箭動(dòng)力的重復(fù)使用。

液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)作為航天運(yùn)載器的主要?jiǎng)恿ρb置，功能全、性能高、技術(shù)難度大、研制周期長(zhǎng)，液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的可重復(fù)使用技術(shù)，對(duì)可重復(fù)使用航天運(yùn)載器至關(guān)重要。

液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)是我國(guó)新一代運(yùn)載火箭的主要?jiǎng)恿ρb置，具有高性能、大推力、無(wú)毒無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。該發(fā)動(dòng)機(jī)從設(shè)計(jì)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(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)等工作形式，地面研制試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)不下臺(tái)重復(fù)試車8次。

“十三五”期間，西安航天動(dòng)力研究所預(yù)先開展了液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)重復(fù)使用關(guān)鍵技術(shù)研究，取得了大量理論和試驗(yàn)研究成果，為液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)飛行重復(fù)點(diǎn)火與地面試驗(yàn)重復(fù)點(diǎn)火不能簡(jiǎn)單劃等號(hào)，飛行力、熱等環(huán)境條件也更加惡劣，因此液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)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(gè)方面：

多次點(diǎn)火技術(shù)

目前，我國(guó)補(bǔ)燃循環(huán)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)已在地面試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了不間斷三次點(diǎn)火起動(dòng)，摸索出了重復(fù)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的大范圍變推力，需設(shè)置調(diào)節(jié)元件和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)對(duì)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(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)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(guó)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)具備無(wú)級(jí)推力調(diào)節(jié)能力，通過(guò)地面試車進(jìn)行充分驗(yàn)證，其中推力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和大范圍推力調(diào)節(jié)能力在新一代長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭上實(shí)現(xiàn)了飛行驗(yàn)證。

長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭(資料圖)。

力、熱防護(hù)技術(shù)

與一次性使用運(yùn)載器相比，重復(fù)使用運(yùn)載器不僅要求發(fā)動(dòng)機(jī)在上升段工作，而且返回段也要再次點(diǎn)火工作用于運(yùn)載器減速或著陸，特別是返回段的氣動(dòng)力載荷條件、噴口反流熱流條件等更加苛刻，需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行力、熱防護(hù)技術(shù)研究。某飛行器試驗(yàn)的成功，初步驗(yàn)證了液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)重復(fù)使用飛行力、熱載荷條件及免維護(hù)防護(hù)措施的有效性。

重復(fù)使用狀態(tài)評(píng)估技術(shù)

國(guó)內(nèi)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)地面故障診斷系統(tǒng)在液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)研制試驗(yàn)中應(yīng)用較早，技術(shù)成熟。2022年3月在新一代長(zhǎng)征六號(hào)甲運(yùn)載火箭上首次實(shí)現(xiàn)了飛行健康監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。通過(guò)液體動(dòng)力健康診斷相關(guān)技術(shù)研究，液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)在試車或飛行后狀態(tài)評(píng)估技術(shù)方面也開展了大量研究工作。

長(zhǎng)征六號(hào)甲運(yùn)載火箭(資料圖)。

重復(fù)使用檢測(cè)維護(hù)技術(shù)

液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)發(fā)射場(chǎng)使用維護(hù)簡(jiǎn)化研究及重復(fù)使用相關(guān)維護(hù)處理技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)操作維護(hù)項(xiàng)目大幅度精簡(jiǎn)，首次實(shí)現(xiàn)低溫火箭液氧加注后無(wú)人值守功能驗(yàn)證。

長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭(資料圖)。

為了實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)短周期處理再次交付飛行，研制團(tuán)隊(duì)在液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)重復(fù)使用技術(shù)課題研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)性地制定了發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)維護(hù)方案，做到了短期快速處理交付原機(jī)，初步實(shí)現(xiàn)了液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)重復(fù)使用。