长征五号靠这个“绿巨人”升空 八台液氧煤油发动机

11月3日，我国目前运载能力最大的火箭长征五号一飞冲天。托举它的8台120吨级高压补燃循环液氧煤油发动机，承载了火箭起飞质量的90%，居功至伟

11月3日，我国目前运载能力最大的火箭长征五号一飞冲天。托举它的8台120吨级高压补燃循环液氧煤油发动机，承载了火箭起飞质量的90%，居功至伟。

这型绿色环保又力大无穷的发动机，如同我国新一代宇航动力中的“绿巨人”。在它横空出世的背后，既有中国航天科技集团六院科研人员20多年来的风雨兼程、不弃不离，更衍生出火箭发动机研究、设计、生产、制造和试验手段的巨大变迁，让我国航天动力设计研制迈入全新时代。

▲长征五号起飞瞬间

设计:从手绘图纸到三维仿真

1992年，六院开始了对液氧煤油发动机的初步探索。那时电脑和互联网还没有普及，遇到技术难题，设计人员只能去图书馆和高校查阅和抄写资料。设计人员回忆，由于液氧煤油发动机的研制难度大、相关资料稀缺，从北京带回的技术资料，比土特产更让人牵肠挂肚。

当时，每个研究室只有一台电脑，大家只能使用丁字尺、三角板等一步一步在图纸上勾勒。用上简易的计算机绘图后，科研人员乐坏了，第一幅涡轮泵设计思路经计算机拟合CAD成图后，大家怎么也看不够，干脆把图挂在了办公室墙壁上，几乎每个人都细细抚摸过。

2010年，该院建立了数字化设计平台，发动机设计从小编程和一维成图，演变为二维设计、三维成形和三维仿真。借助三维成形技术，科研人员从电脑上就能看到零部件之间是否存在空间和位置冲突，不用步入实物产品阶段，就能及时更新设计方案;通过三维仿真，可真实模拟发动机运行状态，实现性能和关键参数的摸索，大大减少了试验次数和生产成本，缩短了交付周期。

理念:呼唤产品制造新技术

好的理念需要通过生产制造出发动机实物产品来实现。六院7103厂作为我国唯一的火箭发动机生产制造厂，挑起了打造“绿巨人”的重担。

推力室是液体火箭发动机的重要组件，其内壁是其结构最复杂、加工难度最大的零件，也是发动机上最大的“细活”。在直径近2米、厚度仅数毫米的大型薄壁件上，分布着数百条筋宽和槽底剩余壁厚都仅有1毫米的槽。槽的深度、宽度与内部流过的燃料换热息息相关，筋宽决定着推力室的承压能力。直至上世纪80年代末，铣槽技术及设备在全国还是一片空白。

科研人员从零起步，开展了长期艰苦摸索，不断引进新的生产设备，创新加工制造手段，逐步迈向了智能制造。近年来，7103厂引进3D打印技术，开展了钛合金、高温合金、高强不锈钢等难加工材料的制粉、激光烧结、产品表面后处理等核心工艺技术研究，自主掌握整套SLM(激光选区熔化)成型工艺，大大加快了发动机研制速度。

技术:从单机、双机到四机并联的跨越

点火试验是火箭发动机研制过程中必不可少的关键环节。

液氧煤油闭式循环高压补燃发动机技术，代表了当今世界航天发动机的发展方向。发动机系统结构设计、涡轮泵动密封技术、高强度材料、启动技术等关键技术众多，研制难度很大。

从1999年7月到2002年底，六院先后组织了10多次试车，其中包括半系统试车和整机试车，多次遭遇失败。尤其是2001年连续4次发动机试车，两次起动爆炸，两次燃气系统烧毁，让研制团队备受打击。2003年初，研制工作走出了阴霾，同年6月，液氧煤油发动机成功完成了整机100秒试车。

从最初的单机整机试车，到120吨双机并联试车、再到18吨四机并联试车，六院在发动机试验技术上不断突破:其自主研发的故障诊断关机系统可对发动机4个关键参数实时监控，一旦发动机连续3次出现同类问题，该系统可在30毫秒内实现紧急关机;低温液氧流量测量技术可消除低温介质对液氧管路系统的影响，实现真实介质环境下涡轮流量的现场原位校准……

随着试验任务加重，科研人员将原来的单次试车时间从10到12天，缩短为6到7天。并逐步实现了发动机试验状态和工装设计等关键参数的仿真模拟。

记者了解到，仅针对120吨液氧煤油发动机的研制，六院突破了设计、生产、试验等领域近80余项关键技术，带动了我国50余种新材料研制，促进了相关基础技术的发展，建立了较为完备的高压补燃循环发动机研发体系，掌握了高压补燃循环发动机核心和关键技术，为今后液氧煤油发动机的系列化发展奠定了坚实的基础。