科学探索

中国航天发动机的实力及差距

中国航天发动机的实力

        中国目前现役最大推力的航天发动机是YF-100最大推力为120吨,长征五号、长征六号、长征七号等新型火箭上已经装备,主要应面向天宫的空间站,中型航天发射任务。

“YF-100液氧煤油发动机”

        中国在研制的最大推力的航天发动机为YF-480最大推力为500吨级,计划装备于长征九号,未来将用于深空探测、载人登月和登火、空间基础设施建设服务。长征九号芯级最大直径为10米级,总长103米,最大起飞质量4137吨,起飞总推力5873吨,预计近地轨道(LEO)最大运载能力140吨,地月转移轨道(LTO)运载能力约50吨,运力与土星5号运载火箭相当。预计将于2028年左右首射。

        YF-100有多大的能量,这里举一个例子:YF-100发动机产生的动能可以产生高达500个标准大气压,相当于把海平面的海水抽到5000米高度的青藏高原的最低压力。长征五号8台全新研制的YF-100 120吨液氧煤油发动机,起飞推力达1060吨。

我国航天发动机的差距
“RD-180”

       俄罗斯RD-180火箭发动机在世界上大名鼎鼎,就连美国的宇宙神5型运载火箭,也都是采购俄罗斯RD-180作为主力发动机。RD-180最大推力423吨。然而,市面上还有比他推力更大的航天发动机。这里人们可能会认为一定是“美国土星五号”的土星五号1F改进型航天发动机了。那么抱歉了,你这次猜错了,目前市面上推力最大的航天发动机,还是出至俄罗斯的RD-170。实际上RD-180只是RD-170火箭发动机的缩减版,RD-170推力达到800吨。土星五号F1改进型最大推力690吨,比冲263左右。RD170最大推力790吨,比冲332左右。RD-170推力大,效率高。

“RD-170

        比较直观的说一下,RD-170发动机推力达到了790吨,而我国目前最大的长征5号运载火箭,发动机总推力也不过才1060吨。我们需要8枚YF-100捆绑才可以达到1060吨的推力。而RD-170只要两枚就可以达到1580吨的推力。这就是我国目前的现状。如果我国后期YF-480,可以按期服役,我国也就进入航天发动机第一梯队,YF-480介于RD-180至RD-170之间的水平。

国际现役主流氢氧发动机

        美国RS-68火箭发动机,是洛克达因公司设计并制造,真空最大推力334t,真空比冲409s。RS-68发动机首次应用于德尔塔IV型重型火箭(起飞重量733.4吨),火箭第一级使用了3台RS-68发动机,首次试飞是在2002年。

“纪小栈”

        俄罗斯RD-0120,真空推力为190吨,额定推力1961.6kN,分级燃烧循环,室压21.86MPa,真空比冲达到455秒,单次工作时长500秒,能重复使用10次。“能源号”火箭芯级就采用4台RD-0120发动机作为动力装置。

        欧空局火神2(Vulcain2),最大推力137吨,发动机工作时间为600s,冷液态的推进剂:氢气为-251°C,氧气为-184°C,高3 m,直径1.76 m,重1686千克。液态氢(LH2)涡轮泵距离燃烧室只有50 cm,燃烧室的温度为1500°C。应用于阿丽亚娜五号第一级

        日本的氢氧火箭发动机也很不错,已投入使用的是LE-7发动机和升级版的LE-7A发动机。LE-7A发动机使用短喷嘴时,真空最大推力107t,真空比冲429s;使用长喷嘴时真空最大推力可达110t。日本的H-IIB运载火箭在第一阶段使用了两台LE-7A发动机。

        印度CE-20氢氧发动机,由印度太空研究组织液体推进系统中心开发,最大推力20吨,应用于GSLV-D5运载火箭。这里提醒一下部分国人,不要看不起印度这个国家。曾经我们的国家也经历过这段历史。