220 tf補燃循環氫氧發動機研制進展

孫紀國，鄭孟偉，龔杰峰，陶瑞峰

(北京航天動力研究所，北京 100076)

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運載火箭的能力決定了人類自由進出空間的能力，是一個國家綜合國力的象征和體現。迄今為止，世界上能夠實現LEO入軌能力百噸以上的仍僅有美國的土星-5號、航天飛機和蘇聯的能源號火箭。隨著新的大型太空任務的提出，美俄兩國的新一代重型火箭SLS、超重-星艦、葉尼塞等也正在緊鑼密鼓的研制中。

中國的航天事業在過去幾十年間取得了長足進步，但LEO入軌能力目前仍只達到25 t的量級。隨著載人月球探測、火星取樣返回等大型太空任務需求的提出，LEO入軌能力百噸以上的重型運載火箭研制已提上議事日程。

從2010年起，中國重型運載火箭開展了多輪次方案論證，并在2016年提出了在芯二級采用2臺220 tf推力(以下簡稱220 tf)高壓補燃循環氫氧發動機的研制需求。200 tf推力量級的補燃循環氫氧發動機代表了現役氫氧發動機的最高技術水平，國際上成功研制的該推力量級補燃循環氫氧發動機也僅有美國的SSME和蘇聯的RD-0120發動機，發動機真空比沖均超過了452 s。其中的RD-0120發動機支撐了蘇聯最大運載能力的“能源”號火箭，SSME發動機則創造了重復使用航天飛機的輝煌成就，并且還將繼續作為美國新一代重型運載火箭SLS的芯級動力系統。

補燃循環氫氧發動機一般采用富氫預燃室產生的燃氣來驅動氫氧主渦輪，渦輪排氣進入推力室與剩余的液氧、氣氫進行補燃燃燒，由于沒有能量浪費，因此可以實現高比沖。……