——我国新一代运载火箭液氧煤油发动机诞生记

古人云，三十而立。在而立之年，我国新型液氧煤油发动机用一次成功，宣告它将开创一番惊天动地的伟业。

9月20日，我国新一代运载火箭首飞箭——长征六号运载火箭成功发射，其动力系统包括我国新研制的120吨与18吨液氧煤油发动机。

从1985年提出研制我国航天新动力的设想，到2015年真正迎来液氧煤油发动机的首飞，30年光阴没有虚度，中国航天人从一笔一划的蓝图勾勒到烈焰从新型发动机的喷管喷薄而出，打造出了助推航天强国建设的澎湃动力。

液氧煤油发动机试车成功

起步：欲造大火箭，必先研制新动力

1985年夏末的北京，国务院第一招待所，热风在树叶中穿梭流转，发出“沙沙”声响。中国宇航学会代表大会在此召开，中国航天界的专家汇聚一堂，耄耋新秀畅所欲言，共谋航天发展大计。

轮到时任067基地（中国航天科技集团公司六院前身）主任张贵田发言时，他的话如一石击水，激起了层层涟漪。他说，长征系列运载火箭发动机推力小，循环方式落后，性能低，采用偏二甲肼有毒有污染的推进剂，这与发达国家相比有很大差距。中国航天要想在未来世界占有一席之地，就要尽快研制新一代火箭发动机，而且要高起点、高标准、向国际一流水平看齐。

张贵田的建议是他深思熟虑的结果。“发展航天，动力先行”，这是航天界的共识。从国内外研制情况看，发动机的研制要提前于火箭研制5年～10年。

张贵田的观点当时引起了与会专家的热议，但此后新一代火箭发动机的研制一直停滞不前，直到国家“863”委员会提出相关构想，航天动力系统推进剂选用才迎来转机。

067基地与专家组签订了研究液氧/烃推进剂发动机作为未来大型运载火箭与天地往返运输系统动力装置的概念研究和可行性论证的合同。

从此，067基地探索未来大运载火箭发动机的研究工作步入了有组织、有计划的正轨，同时也拉开了我国液体火箭发动机技术向世界前沿水平挺进的序幕。

用液氧/烃类作为推进剂只是一个宏观的概念，而烃家族中门类很多，常用的有丙烷、甲烷、煤油等，到底选择哪一种呢？这只能靠摸索和验证了。

从1986年9月～1988年10月，067基地共进行了10次液氧/烃燃料的点火燃烧试验，液氧/煤油这一推进剂组合，越来越清晰地进入到人们的视线。

但当067基地要向液氧煤油发动机领域进军的消息传来的时候，炸开锅的议论声中，更多的是怀疑。

当时只有苏联掌握其研制技术，连美国试了再试都放弃了。结合我国当时的状况，要研制出这样的发动机很难，不管在设计上，还是在材料、工艺上都很难突破核心技术。

国外的权威专家也认为，即使中国能把液氧/煤油高压补燃发动机设计出来，也无法制造出来。液氧煤油发动机堪称世界航天动力领域的珠峰。

但是，对于067基地而言，液氧煤油发动机有着太多的优点，值得他们为之搏击。“一是推力大，是常规发动机推力的三倍；二是没有污染，液氧和煤油都是环保燃料，而且易于存贮和运输；三是经济，比常规发动机推进剂便宜60%；四是可靠性高；五是可重复使用。”张贵田细数道。

1990年8月，067基地上报原航空航天部，请示开展引进和研制液氧/煤油高压补燃发动机工作。原航空航天部认为067基地具备承担发动机研制的优越条件，于1991年2月2日下发通知，同意他们开展液氧煤油发动机相关研制工作。

研制团队在为试车台选址论证的间隙就地用餐

攻关：研制新一代火箭发动机有多难

不同于常规发动机，液氧煤油发动机以液态氧为氧化剂，以煤油为燃烧剂，采用补燃循环方式，即燃气经涡轮做工后还会进入燃烧室，进行二次燃烧，从而更充分地释放能量，提高燃烧效率，但也带来结构复杂、设计难度大等一系列挑战。

对于研制一型跨代发动机的067基地而言，所有的工作都是对未知的探索。这些困难被张贵田归纳为：前所未有的新技术、国内鲜有的新材料、无从借鉴的新工艺。解决了这三方面的难题，才算是入了液氧煤油发动机研制的大门。

液氧煤油高压补燃发动机有大量难题等待技术人员攻克。“设计参数上，发动机系统中最高压力、涡轮功率、燃气发生器压力、流量、燃烧室压力分别是常规发动机的数倍，甚至数十倍。”负责液氧煤油发动机研究设计的六院11所副所长刘站国介绍说。

涡轮的驱动工质是高温富氧燃气，推进剂又是非自燃推进剂，必须采用点火系统，发动机又要进行大范围的推力调节和混合比调节，加上该发动机在推力吨位、性能及可靠性方面比现有发动机有大幅度的提高，这样极大地增加了发动机的研制难度，必须在结构设计、材料、工艺、试验等方面采用一系列的先进技术，并突破相应的关键技术。

科研人员通过对我国基础工业技术水平和我国已有火箭发动机的研制基础分析，采取逐个“歼灭”的办法，先把关键技术分解成20个大的关键攻关课题，其中材料关键技术又被分解成22个，工艺关键技术被分解成16个。

研制团队冒着风雪转运发动机推进剂

攻关中，067基地对火箭煤油、富氧燃气发生器技术、主涡轮泵技术、联试用五种主要阀门技术、总装密封技术等关键技术开展了预研攻关，在每项关键技术攻关中，又科学地制订了详细的攻关计划。

在攻关过程中，研制人员尽可能通过零、部、组件的模拟、缩尺、水力、吹风、介质试验，选择合理的方案和参数，将关键技术在零组件状态就加以解决，为后续的部件加工和发动机研制顺利开展奠定了坚实的基础，也节省了研制经费和周期。

液氧煤油发动机采用的新材料有50余种，这些新材料各自具有独特的性质和应用性，我国原来基本都没有研制和应用过。从1994年开始，067基地对发动机研制所需要的32种特殊新材料提出了立项课题23项。

为配合新材料研制，067基地与研制单位一起共同制订了40多项材料暂行技术条件或暂行技术协议。在全国各协作单位的配合下，一个个新材料的关键技术被突破，一个个新材料按时供应。

由于材料新、技术新，工艺制造遇到前所未有的困难。“这些新工艺都没有经验可以借鉴，每一项都是在攀登一个技术的制高点，每一项都困难重重，举步维艰。”负责发动机生产的067基地7103厂总工程师李护林介绍说。

从1995年开始，7103厂针对液氧煤油发动机进行工艺预研和工艺攻关课题达130余项。课题项目涉及焊接、电火花加工、精密铸造、表面改性等各种领域。

这是该厂有史以来攻关课题最多、参与人员最广、难度最大、也是持续时间最长的型号，80%的工艺人员都参与其中。

研制团队在试车成功后终于露出喜悦的笑容

成功：不经历风雨，怎能见彩虹

转折点在世纪之交到来。

1999年2月6日，液氧煤油发动机燃气发生器－涡轮泵70%的额定工况联动试验，在地处秦岭的165所发动机试验区奏响捷报，标志着液氧煤油发动机研制取得突破性进展。尽管它还很不成熟，很不完善，但实现了从零到1的突破。

1999年7月30日和12月12日，067基地又分别进行了两次联动试验。遗憾的是，7月30日的试验发生了燃烧现象。而2000年6月和9月的两次半系统试车成功，不仅验证了一些关键产品、技术，也为正在紧锣密鼓开展的立项工作添了一把火。

2000年6月2日，这是一个值得纪念的日子。国家立项批复转至067基地。液氧煤油发动机研制终于“修得正果”，获批国家认可。

随着正式立项，液氧煤油发动机研制进入工程研制阶段。2001年4月15日，液氧煤油发动机第一台整机在7103厂总装厂房诞生。而就在这一年，经国务院批准，067基地更名为中国航天科技集团公司第六研究院。

2002年5月16日，液氧煤油发动机第五次试车成功，此后，又进行了30多次试车，在此期间，研制人员尝到了失败的痛苦，攻克了无数的难关，但更多的是成功的喜悦。

2005年1月25日，克服重重困难，闯过5个“关口”，用了不到一年半时间就建成的抱龙峪新型试车台实现考验试车台点火试车，研制工作开始步入快车道。12月，液氧煤油发动机研制由初样阶段顺利转入模样阶段。

2006年7月，首台双向摇摆液氧/煤油高压补燃发动机单次试车工作时间突破600秒；2007年4月，液氧/煤油高压补燃发动机首次突破万秒试车大关；2008年12月，首次飞行状态液氧/煤油高压补燃发动机试车成功；2009年1月，单台液氧/煤油高压补燃发动机实现2000秒试车……

2012年5月，120吨液氧煤油高压补燃发动机通过国家验收，7月29日，120吨级液氧煤油发动机在极限环境下试车成功，中央电视台首次向全球直播了试车实况，标志着我国成为世界上第二个完全掌握液氧煤油高压补燃循环液体火箭发动机核心技术的国家。（陈龙）