国外大推力氢氧推力室制造技术现状与趋势

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1、缘述航天制造技术鹄鼢述国外大推力氢氧推力室制造技术现状与趋势丁兆波李怡(北京航天动力研究所，北京100076)摘要：大推力氢氧发动机是未来载人登月和深空探测重型运载火箭上面级的首选动力。为探索大推力氢氧发动机推力室组件的材料选用和制造工艺，针对国外典型大推力氢氧推力室，详细论述了其喷注器、燃烧室和喷管延伸段等组合件的材料选用及所采取制造工艺的现状和发展趋势。相关结论可为我国未来重型运载火箭大推力氢氧发动机推力室方案的确定提供相应的技术参考。龋羞‘-‘—

2、邕关键词：氢氧发动机；推力室；材料选用；制造工艺StatusandDevelopin

3、gDirectionofForeignLargeLOX／LH2ThrustChamberManufacturingTechnologyDingZhaoboLiYi(BeijingAerospacePropulsionInstitute，Beijing100076)Abstract：LargeLOX／LH2engineisthefn'stchoiceoftheupperstagepowersystemforheavylaunchvehicle．Inordertoobtaintheinterrelatedmaterialselectiona

4、ndmanufacturingtechnologyexperience，themaintechnologyschemeofforeignlargeLOX／LH2thrustchamberwasreviewed．Thedevelopingstatusanddirectionsofmaterialselectionandmanufacturingtechnologyforinjectors，combustionchamberandnozzleextensionwereincluded．Theresearchresultscanprovide

5、someguidancefortheoptimizationdesignof200tLOX／LH2thrustchamberforheavylaunchvehicle．Keywords：LOX／LH2rocketengine；thrustchamber；materialselection；manufacturingtechnology1引言氢氧火箭发动机由于其高性能、无污染等特点，无论在一次性使用运载火箭或未来可重复使用的单级入轨运载器上都占有极其重要的地位。为实现载人登月和深空探测，发展重型运载火箭，研制大推力氢氧火箭发动机势在必行。

6、目前己经成功应用或在研的大推力氢氧发动机有欧空局的Vulcain／2、VulcainX，美国的J．2、J-2S、SSME、RS一68／A／B、J-2X，日本的LE．7／A、LE．X以及前苏联的RD一0120等。其中推力室作为大推力氢氧发动机的核心部件，工作过程中要承受高温差应力和压差应力的耦合作用，同时又受到冷热冲击载荷和机械振动的作用，工作环境非常恶劣，随着推力量级的提高，结构尺寸大幅增加，结构可靠性的实现难度随之增大，对材料的选用和制造工艺提出了更高的要求。本文从材料选用和制造工艺方法等方面对比分析了国外典型大推力氢氧推力室的技术方

7、案。2喷注器材料选用及制造工艺作者简介：丁兆波(1980-)，工程师，航空宇航推进理论与工程专业：研究方向：液体火箭发动机燃烧装置的设计和研究。收稿日期：2012--02—29综述2012年4月第2期国外大推力氢氧发动机推力室普遍采用同轴直流式喷嘴、同心圆排列的阶梯式头部(图1)。其中燃气发生器循环为三底两腔(氢腔和氧腔)结构，主要包括三底(一底、二底和液氧顶盖)、氢氧喷三萑氧腔、、．、蔓器．‘∞。氢腔嘴、均流板和点火管等零件，部分型号还带有隔板喷嘴或声腔稳定装置，大部分是焊接结构。而分级燃烧循环则增加了一个燃气腔，相应的一底为两【j力

8、譬。图1RS．68和Vulcain2的阶梯式喷注器头部表1国外大推力氢氧发动机推力室喷注器材料及工艺燃气发生器循环分级燃烧循环型号Vulcain／2J．2RS．68，ASSMELE．7RD-0120喷嘴形式同轴直流同轴离心同轴直流排列方式同心圆氢喷嘴CuCrZr棒材不详CI也S300系列Haynesl88／CRESA-286不详12X18H10T氧喷嘴In718棒材不详CRES300系列CRES316管不详12X18HldT顶盖h718铸件In718ln718XH55M[Elo二底h718锻件In718XH55M喝loCRES347CR

9、ES304L一底打孔铜面板多孔面板打孔铜面板多孔面板稳定装置In718环锻件CopperMZC／CuCrN缸loy-A同轴直流式喷嘴结构尺寸小、简单，有较好的燃烧稳定性和燃烧效率，同心圆排列具有易于在圆截面