长征六火箭的发动机用了什么新技术？

2015年9月20日，中国长征六号运载火箭从太原卫星发射中心发射升空，成功将20颗微小卫星送入预定轨道，创造了“一箭多星”的新纪录。此次发射中，长征六号运载火箭采用了我国新研制的液氧煤油火箭发动机，这是我国首次发射液氧煤油火箭发动机，标志着我国成为前苏联/俄罗斯后第二个完全掌握“液氧煤油高压补燃循环液体发动机技术”的国家。

长征六号运载火箭采用了我国自主开发的两种液氧和煤油火箭发动机。第一级使用YF-100液氧和煤油火箭发动机，第二级使用YF-115液氧和煤油火箭发动机。两者均由中国航天推进技术研究所(中国航天科技集团公司第六研究所)开发，具有自主知识产权。那么，什么是“液氧煤油火箭发动机”？什么样的技术是“高压补燃循环”？

长征六号发射时刻

什么是液氧煤油发动机？

液氧煤油发动机是以液氧为氧化剂，煤油为燃烧剂(燃料)的火箭发动机。与以前的长征火箭发动机相比，使用液氧-煤油推进剂的长征六号运载火箭发动机效率提高了15-20%，可大大减少运载的燃料量和火箭的重量和体积。煤油价格较低，有效降低了发射成本。煤油和液态氧无毒。燃烧只会产生水和二氧化碳，以避免剧毒污染。

YF-100液氧煤油火箭发动机

以前，在长征二号、三号和四号系列运载火箭的主发动机中，偏二甲肼(C2H8N2)用作燃料，四氧化二氮(N2O4)用作助燃剂。这两种物质及其燃烧产物都是剧毒的，需要小心储存和填充。落下的火箭碎片也会污染环境。自1970年以来，美国禁止在当地生产UDMH。用于欧洲“阿丽亚娜”火箭的UDMH也是从苏联/俄国购买的，并在远离本土的法属圭亚那库鲁航天中心发射。从世界范围来看，四氧化二氮-偏二甲肼推进剂是一种逐渐被淘汰的技术。它们被液氧-煤油和液氧-液氢推进剂所取代。长征6号火箭发动机使用液氧-煤油推进剂。从此，中国的运载火箭进入了“绿色环保”的新时代。

什么是高压加力循环？

高压加力循环是发动机的闭合循环之一，也称为分级燃烧循环。在高压加力循环中，部分燃料在预燃室中燃烧，产生高温气体，推动发动机的涡轮和泵。随后，来自预燃室的废气和推进剂一起被注入燃烧室，从而更充分地释放能量。高压加力循环的主要优点是所有的气体和热量都通过燃烧室排出，损失很小。此外，它可以承受非常高的燃烧室压力，这使得具有较大膨胀比的喷嘴可以用于发动机。

高压加力循环

美国开发的液氧煤油火箭发动机采用开式循环，也称为气体发生器循环。20世纪60年代，美国人开发了一种推力为680吨的F-1液氧煤油发动机，用于迄今为止最大的运载火箭土星5号，实现了人类的首次登月。然而，尽管发动机功能强大且可靠，但它未能解决高压加力的技术问题，并且不得不使用低效的气体发生器循环技术。与高压加力循环相比，虽然气体发生器循环可以增加发动机的比冲，但主要缺点在于效率损失。

YF-100液氧和煤油火箭发动机试验

21世纪，新一代国外运载火箭开始投入使用。在这种情况下，中国发展新一代液体火箭发动机尤为迫切。2000年，YF-100液氧煤油火箭发动机项目获得国家批准。2001年10月，开始了最初的样本开发。从2003年到2007年，科研团队克服了主要技术困难，新火箭发动机的技术状况基本稳定。2005年，一个漫长的样本测试阶段开始了。2012年5月，中国的液氧和煤油火箭发动机项目通过了国防科技工业局的验收。2015年9月20日，我国自主研发的液氧煤油火箭发动机以长征六号运载火箭成功完成首个示例发射。我们相信它将成为中国新一代运载火箭的主要动力。