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60吨级液氧甲烷发动机:地面推力65吨,真空推力79吨

“十二五”以来,航天科技集团六院在开展液氧煤油发动机研制工作的同时,以重复使用飞行器为应用背景,进一步开展了重复使用液氧甲烷发动机关键技术研究,通过多年研究,基本突破液氧甲烷发动机重复使用关键技术,成功研制了重复使用液氧甲烷发动机性能样机,验证了液氧甲烷发动机重复使用性能,开辟了我国碳氢燃料火箭发动机发展的新方向,契合了世界重复使用火箭发动机的研究方向。
航天科技集团六院研制的60吨级液氧甲烷发动机,采用液氧、液化天然气作为推进剂,无毒、无污染,绿色环保;发动机地面推力65吨,真空推力79吨,具备大范围推力调节能力和多次点火起动能力,采用燃气发生器动力循环,结构简单、可靠性较高,使用维护便捷;发动机设计工作寿命50次,具备实时故障诊断和快速发射能力。发动机主要技术指标达到或超过国外同类液体火箭发动机水平。
后续,航天科技六院将进一步以液氧甲烷发动机重复使用技术发展为目标,引领液体动力技术进步,推动航天科技工业发展提高发动机重复使用性能,建立重复使用液氧甲烷动力研制技术体系,促进产品工程化应用与发展,拓宽传统液体火箭动力领域,补充并完善我国液体动力产品型谱,为未来重复使用运载器、先进空间运输系统提供新型宇航动力。可以预见,随着更加快速、高效、低成本进出空间的需求,液氧甲烷发动机以其重复使用性能好、使用维护便捷的特点,在不远的将来必将作为未来重复使用运载器、上面级/深空探测等的重要动力装置之一登上航天运载的展示舞台。
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2016.10.31
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“十二五”末,该发动机实现不下台连续10余次启动、累计热试验2000余秒,突破燃烧、传热、起动、转子动力学、核心组件重复使用等多项关键技术,推力规模和试验参数为当前国际最高水平。
2011年1月,国际首台60吨级液氧/甲烷发动机系统级试验圆满成功,推力规模和试验参数为当前国际最高水平。
2016年1月~2016年6月,60吨级液氧甲烷发动机重复使用性能样机研制成功,圆满完成10余次长程热试车考核,开辟了我国碳氢燃料火箭发动机的新方向。

发动机试验连续4次成功

方维  日期 : 20160330

        图为试验人员正在进行安装测试。

        近日,液氧甲烷发动机在航天科技集团六院101所顺利完成200秒热试车。此次为该发动机第四次长程热试车,验证了发动机整体协调性、重复使用性,为研究发动机启动关机时序提供了重要依据。试验中,该所总结此前试验经验,结合新增技术要求优化方案,使发动机启动关机更加平稳,达到了全部试验目的。


      2016.03“十三五”期间,申麟希望带领团队以现有的研究成果为基础,结合正在论证的采用液氧甲烷做推进剂运载火箭,为真正实现能够大幅降低成本的可回收火箭的研发打下一个良好的基础。 


        我国于20世纪80年代开展了液氧甲烷发动机的预先研究工作,进行了液态甲烷的电传热试验和推力室点火试验,对比分析了甲烷和煤油、丙烷的燃烧稳定性、积碳、结焦以及冷却性能,并将绿色四氧化二氮和偏二甲阱常规发动机直接改为液氧甲烷发动机后进行了热试车,结果表明液氧/甲烷是一种很有发展前景的推进剂组合。

  进入21世纪,我国启动了液氧甲烷发动机关键技术研究,提出了推力600 kN量级的燃气发生器循环液氧甲烷发动机方案,采用富燃燃气发生器、双涡轮并联甲烷/液氧涡轮泵,液态甲烷再生冷却推力室。2013年,600 kN级液氧甲烷发动机全系统试车取得成功,液氧甲烷喷注器缩尺试验研究、燃气发生器点火方案研究、燃气发生器低混合比液/液喷雾燃烧研究、涡轮泵适应性研究、液态甲烷与材料相容性试验研究取得了实质进展。


新一代火箭液氧甲烷发动机全系统首次试车成功

来源:中国航天报     日期:2013/10/23

  近日,新一代火箭液氧甲烷发动机全系统首次点火试车获得成功,标志着我国液氧甲烷发动机研制达到国际先进水平。

  中国航天科技集团公司六院101所依托数十年的氢氧发动机试验经验和先进试验技术,通过各类挤压试验、联动试验、点火试验等一系列针对液氧甲烷发动机的研究试验工作,掌握了液氧甲烷发动机的技术特点,突破了甲烷操作、预冷、安全排放、发动机冷甲烷处理等技术难点,采取严格技术措施控制风险,顺利完成了此次全系统试车。

  本次试验成功验证了重新改造后的试车台的质量可靠性和技术可行性,为后续试验打下坚实的基础,为航天重大工程任务按计划实施提供了有力的技术保障。(马虹) 


北京11所“绿色”发动机突破关键技术

2011/06/15

  6月13日,中国航天科技集团公司六院北京11所承担研究的2010年度“重复使用液氧甲烷发动机关键技术研究”项目顺利通过863计划专家组验收,这标志着该项目“十一五”期间全部合同内容均通过评审。

  液氧甲烷发动机具有性能好、资源丰富、可重复使用、成本低、无毒无污染、使用维护方便等优点,是未来航天动力的重要发展方向之一。“十一五”以来,该所以先进重复使用天地往返运输系统对动力方面低成本、高可靠、无污染、可重复使用的要求为目标,充分利用液氧液氢发动机的技术基础和研究平台,深入开展了60吨级重复使用液氧甲烷发动机的关键技术研究。

  前不久,该所60吨级液氧甲烷发动机原理样机连续成功地进行了4次关键技术集成验证试验,试验推力规模和试验参数达到当前国际最高水平。

  经过5年的艰辛攻关,该所研发队伍在液氧甲烷发动机研究中取得了丰硕的成果。为适应未来航天动力发展需要,后续研发队伍将再接再厉,在液氧甲烷发动机及组件长寿命、重复使用性、使用维护性、工况适应性等方面深入开展研究。(王珺 孙纪国)


液氧甲烷发动机试验成功

2011/02/18

  近日,中国航天科技集团公司六院北京11所60吨级液氧甲烷发动机首次试验取得圆满成功,全面验证了该发动机关键技术,标志着我国在发展先进火箭推进技术方面取得了重大突破。

  从2006年以来,北京11所深入开展了60吨级液氧甲烷发动机关键技术研究。经过五年的艰苦攻关,突破了多项关键技术。据悉,本次试验是国际上首次60吨级液氧甲烷发动机试验,其工作参数在目前世界同类发动机试验中是最高的,表明我国液氧甲烷发动机研究居于国际领先水平,也成功探索了基于现有氢氧发动机平台研制低温液氧甲烷发动机的新途径。(孙纪国)


       液氧甲烷发动机的甲烷涡轮泵和氧涡轮泵分别借用现有的氢、氧涡轮泵。氢涡轮泵通过降低转速即可满足现有甲烷泵的扬程要求。氧泵转速稍爬升即可满足液氧甲烷发动机氧泵的扬程要求。通过泵水力试验进一步研究了液氧甲烷发动机工况条件下燃料泵和氧化剂泵的水力性能和汽蚀性能。结果表明,两泵的性能指标基本满足液氧甲烷发动机的技术参数要求。液氧甲烷发动机相对于现有氢氧发动机涡轮的总体设计参数也有较大的变化。分析表明,甲烷涡轮在不改动结构的条件下性能基本能够满足使用要求。 后续进行了3次涡轮泵联动试验,将进一步验证借用的氢/氧涡轮泵能够适应液氧甲烷发动机的使用 要求。  

      阀门工作适应性研究液氧甲烷发动机阀门全部借用现有氢氧发动机相应阀门。氧路系统阀门流量相当,甲烷路阀门的体积流量均小于液氢路体积流量,因此流通能力满足要 求。虽然液氧甲烷发动机甲烷路的工作压力比氢路阀门工作压力略高,但是阀门的体积流量、密封比压、活门打开安全裕度、波纹管和阀门壳体承压能力均符合要求。 

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