国外大型液体火箭主发动机比较分析

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1、2011年第4期导弹与航天运载技术No.42010总第314期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.314文章编号：1004-7182(2011)04-0032-05国外大型液体火箭主发动机比较分析陈允宗，才满瑞（北京航天长征科技信息研究，北京，100076）摘要：对国外大型液体火箭主发动机进行分析，比较分析其推进剂组元、燃烧循环方式和性能参数，研制与改进路径，设计、制造和试验方法，总结大型液体火箭发动机的发展趋势。关键词：主发动机；推进剂组元；循环方式；研制和改进路径中图分类号：V434文献标识码：AComparativeA

2、nalysisofMainEnginesonForeignLargeLaunchVehiclesChenYunzong,CaiManrui(BeijingInstituteofAerospaceLongMarchScientificandTechnicalInformation,Beijing,100076)Abstract:Thispaperanalyzestypicalmainenginesusedonforeignlargeliquid-propellantlaunchvehicles,bycomparingtheirpropellantco

3、mpositions,combustioncycleways,specifications,developmentandimprovementpathsanddesign,manufactureandtestmethods.Finally,thetrendsoflargeliquidmainenginesaresummarized.KeyWords:Mainengine;Propellantcomposition;Combustioncycle;Developmentandimprovementpath0引言当前，世界各主要航天国家纷纷制定长远航天

4、规液体火箭发动机最早在导弹武器领域获得实际应划，由此需求牵引的发动机改进与研制工作正在展开。用，主要使用可贮存推进剂和液氧/煤油推进剂。20世美国改进RS-68发动机，计划用于阿瑞斯5重型运载纪60~70年代，美国研制大型液氧/煤油、燃气发生器火箭主推级，执行重返月球任务；欧洲按照未来运载循环发动机F-1用于土星5火箭；苏联率先实现了可器准备计划（FLPP）正在研制液氧/液氢或液氧/甲烷贮存推进剂、液氧/煤油的分级燃烧循环发动机技术。推进剂的分级燃烧循环发动机，新型发动机计划于20世纪70~80年代末，美国、苏联、欧洲和日本相继2025年投入使用。

5、液体火箭发动机技术正在不断地改研制大推力无毒推进剂发动机。进和完善，以便更好地适应航天技术发展的需要。新20世纪90年代后，提高使用寿命、降低运行成本一代液体火箭发动机将广泛应用于大型航天运输成为航天运载器液体火箭发动机的基本趋势，多种新系统。型液体主发动机投入使用。美国、俄罗斯、欧洲和日本研制的新型运载火箭都呈现大直径、大运载能力、1主发动机推进剂组元和循环方式选择少级数、低成本、高可靠、无污染和易操作的发展趋主发动机推进剂一般采用可贮存推进剂组合（如势。新研制的运载火箭主推级均采用液氢/液氧或液氧/四氧化二氮/偏二甲肼）、半低温推进剂组合（如液

6、氧/煤油作为推进剂，如采用液氧/煤油作为推进剂的宇宙烃类）和低温推进剂组合（如液氧/液氢）。循环方式神5火箭的RD-180发动机（为分级燃烧循环），采用主要采用燃气发生器循环和分级燃烧循环两种，膨胀液氧/液氢作为推进剂的德尔它4火箭的RS-68与阿里循环多用于上面级发动机。表1列出了不同推进剂的安5火箭的火神2（二者均为燃气发生器循环）以及物理特性，表2给出了美国、俄罗斯、欧洲和日本主H-2A的LE-7A（为分级燃烧循环）。发动机的推进剂组合和循环方式。收稿日期：2010-06-30；修回日期：2010-08-18作者简介：陈允宗（1975-），女

7、，高级工程师，主要从事航天科技信息研究第4期陈允宗等国外大型液体火箭主发动机比较分析33表1推进剂的物理性能物理性能N2O4UDMH液氧液氢煤油甲烷分子量92.01660.1032.002.01616316.03冰点/K261.9521654.41422590.5沸点/K294.33369020.4460~540111.6-3密度/（g·cm）1.450.791.140.070.810.42临界温度/K4315211553367691临界压力/MPa9.85.264.921.252.174.63注：N2O4、UDMH、煤油的密度在温度为293K时；

8、液氧、液氢和甲烷的密度在温度为沸点时表2主发动机的推进剂组元与循环方式推进剂循环方式美国苏联欧洲日本四氧化二氮/燃气发生器