YF-77
 中國國家博物館展出的YF-77發動機 | |
| 原產國 |  中華人民共和國 |
|---|---|
| 首次試車 | 2016年11月3日 |
| 設計者 | 北京航天動力研究所 |
| 用途 | 芯級發動機 |
| 相關產品 | 長征五號系列火箭 |
| 現狀 | 現役 |
| 液態火箭發動機 | |
| 推進劑 | 液氧 / 液氫 |
| 混合比 | 5.5（可調節） |
| 系統 | 燃氣發生器循環 |
| 構造 | |
| 燃燒室 | 1 |
| 噴管面積比 | 49 |
| 性能 | |
| 推力（真空） | 700千牛頓（160,000英磅力） |
| 推力（海平面） | 518千牛頓（116,000英磅力） |
| 燃燒室壓力 | 10.1百萬帕斯卡（1,460磅力每平方英寸） |
| 比衝（真空） | 4,197公尺每秒（428.0秒） |
| 比衝（海平面） | 3,106公尺每秒（316.7秒） |
| 燃燒時間 | 520秒（8.7分鐘） |
| 尺寸 | |
| 長度 | 2,600公釐（100英寸）（含機架） |
| 直徑 | 1,500公釐（59英寸） |
| 淨重 | 2,750公斤（6,060英磅）（雙機質量） |
| 用於 | |
| 長征五號系列火箭第一級 | |
| 參考文獻 | |
| 參考文獻 | [1][2][3] |
YF-77是中華人民共和國研發的一款液體火箭發動機，用於長征五號系列火箭芯一級，發動機燃料為液氧和液氫，採用燃氣發生器循環。2001年12月批准立項，由北京航天動力研究所研製[4]，2016年11月3日投入使用，在長征五號上成功進行首次飛行。
相較於過去發展的YF-73和YF-75，YF-77是中國研製的第一種大推力氫氧發動機。
歷史
[編輯]1995年，中國開展新一代運載火箭方案論證以及液氧煤油與氫氧兩種大推力火箭發動機關鍵技術研究[5]。在大推力氫氧發動機關鍵技術攻關階段，科研人員也跟蹤關注了當時國際上最先進的氫氧分級燃燒循環技術，開展了Da-76發動機的預研，Da-76發動機採用接近於日本LE-7發動機的分級燃燒循環方案，設計真空推力50噸，最終全系統驗證未能成功[6]。科研人員認為雖然採用分級燃燒循環的LE-7發動機比沖有所提高，但研製過程較為困難，且在飛行試驗成功後又要進行簡化設計等改進工作以降低成本，加之受歐洲火神發動機和美國RS-68發動機研製過程的影響[7]，轉而發展採用燃氣發生器循環的大推力氫氧發動機。
2001年12月，原國防科工委、財政部聯合批准「50噸級液氫液氧發動機專項工程」立項[8]。2004年6月18日完成首次全系統試驗。2006年1月15日200秒熱試車成功[9]。2006年8月3日首次500秒長程試車成功。然而從2007年研製工作遭遇重大技術障礙，連續4次試驗推力室出現結構破壞[10]，經過一系列技術攻關後，2009年12月，發動機轉入試樣研製階段。2012年8月17日500秒長程熱試車成功，確定了長征五號火箭首飛發動技術狀態。
設計
[編輯]YF-77發動機採用燃氣發生器循環，泵壓式供應系統，地面一次啟動。採用單台富氧燃氣發生器，燃氣並聯驅動氫氧渦輪。推力室為同軸直流噴嘴，身部為再生冷卻，噴管延伸段為排放冷卻。燃燒裝置採用火藥點火器點火，火藥啟動器起旋渦輪泵。長征五號運載火箭芯一級由兩台獨立工作的單機通過雙機機架並聯構成，具備雙向搖擺能力，除控制系統為雙機共用外，每台單機各有推進劑供應系統、燃氣系統、點火啟動系統、增壓與伺服機構用氣供應系統、遙測系統等五個分系統[1]。
- 發動機主要設計性能指標
- 真空推力：2x700千牛頓（160,000英磅力）
- 真空比沖：4,197公尺每秒（428.0秒）
- 發動機混合比：5.5
- 推力室室壓：10.1百萬帕斯卡（1,460磅力每平方英寸）
- 雙機質量：2,750公斤（6,060英磅）
- 噴管面積比：49
- 外廊尺寸：4,200公釐（170英寸）x5,000公釐（200英寸）
- 工作時間：520秒（8.7分鐘）
- 設計可靠性：0.999
- 推力室設計參數
- 推力室室壓：10.2百萬帕斯卡（1,480磅力每平方英寸）
- 推力室混合比：6.4
- 噴管面積比：49
- 排放冷卻流量：5%
- 燃氣發生器設計參數
- 室壓：7.5百萬帕斯卡（1,090磅力每平方英寸）
- 混合比：0.9
- 燃氣溫度：900 K（627 °C；1,160 °F）
- 氫渦輪泵設計參數
- 泵出口壓力：16.5百萬帕斯卡（2,390磅力每平方英寸）
- 泵效率：0.75
- 軸承DN值：2.1x106mm·r/min
- 轉速：35,000r/min
- 渦輪壓比：15.5
- 渦輪效率：0.52
- 氧渦輪泵設計參數
- 泵出口壓力：14百萬帕斯卡（2,000磅力每平方英寸）
- 泵效率：0.74
- 轉速：18,000r/min
- 渦輪壓比：14
- 渦輪效率：0.35
參見
[編輯]
參考資料
[編輯]- ^ 1.0 1.1 1.2 鄭大勇,王維彬,喬桂玉. 新一代运载火箭50吨级氢氧发动机研制进展. 《導彈與航天運載技術》. 2016年05期.
- ^ 陳閩慷,茹家欣. 神箭凌霄——长征系列火箭的发展历程. 上海科技教育出版社. 2007-10-01. ISBN 9787542841131.
- ^ 孫紀國,鄭孟偉,龔傑峰,陶瑞峰. 220tf补燃循环氢氧发动机研制进展. 《火箭推進》2022年02期. 2022-01-15 [2022-06-05]. （原始內容存檔於2022-06-05） （中文（簡體））.
- ^ “芯”动力推举中国航天新梦想. 中國航天報. [2020-05-18]. （原始內容存檔於2021-11-22）.
- ^ 全新突破，磨砺十年. 鳳凰網.
- ^ 我国大推力氢氧发动机发展思考. 《宇航總體技術》. 鄭孟偉,岳文龍,孫紀國,鄭大勇, (2019年02期).
- ^ 顧明初. 加快大推力氢氧发动机研制 迎接21世纪. 《導彈與航天運載技術》. 2000年01期.
- ^ 半程中国航天史 奠基长征火箭路 长征五号三十年腾飞纪实. 科學網. [2020-05-18]. （原始內容存檔於2017-04-17）.
- ^ 50吨级液体火箭发动机试车成功. 新浪網.
- ^ “芯”动力推举中国航天新梦想. 中國航天科技集團有限公司. [2020-05-18]. （原始內容存檔於2021-11-22）.
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