220 t級補燃循環氫氧發動機推力室研制

丁兆波，劉 倩，王天泰，楊繼東，孫紀國，龔杰峰

(北京航天動力研究所，北京 100076)

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“航天發展，動力先行”，為全面提升我國進出空間、利用空間的能力，開展重型運載火箭發動機的研制勢在必行。高壓補燃循環氫氧發動機具有大推力、高比沖等系列優點，是未來載人登月和深空探測重型運載火箭上面級的首選動力。推力室作為220 t高壓補燃氫氧發動機的核心部件，用于實現能量轉化產生推力。為了滿足真空比沖指標要求，推力室燃燒效率需達到99.5%以上，這一指標已經達到了國內外氫氧發動機的最高水平。同時，相比現役某型大推力氫氧發動機，220 t補燃循環氫氧發動機推力室室壓和流量均成倍增加，且為氣氫、液氧和富氫燃氣三股介質組織燃燒方式，大流量大尺度下有效組織推進劑的霧化、均勻混合、燃燒室高效燃燒、大幅變推及穩定燃燒等都變得更加困難。220 t氫氧發動機采用了補燃循環系統技術和推力室分流冷卻技術方案，身部熱防護難度大幅增加。

為了達到高的比沖性能指標要求，220 t氫氧發動機推力室面積比達到100，噴管長度達3.5 m，是世界上尺寸最大的氫氧發動機噴管。借鑒國外成熟型號的設計經驗，噴管擬采用再生冷卻+氣膜冷卻的分段式結構，以大幅降低結構質量，但需要在關深階段深入研究如何達到熱防護和結構質量的最優化。

220 t高壓補燃循環氫氧發動機推力室額定工況下室壓高達18 MPa，需要深入開展推力室結構優化設計，以滿足結構強度大幅提高的需求?！?br>