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YF-130终于试车成功!长九稳了?登月稳了?YF-130推力世界第三?
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2022.12.09 河南

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可喜可贺,YF-130型500吨级液氧煤油发动机首次整机试车成功!

作为中国未来推力最大的发动机,YF-130的一举一动始终受到大家密切关注,而现在终于试车成功!

它由航天科技集团六院自主研制,采用世界上最大的补燃循环发动机推力室,其推力是现役120吨级液氧煤油发动机的四倍以上。而所谓补燃循环也被称为闭式循环,或“部分”分级燃烧循环,指的是推进剂流经多个燃烧室,从而分阶段燃烧。

通常,该类型火箭发动机的推进剂需流经两种燃烧室;第一个称为预燃器,第二个称为主燃烧室。在预燃室中,一小部分推进剂被部分燃烧,并且不断增加的体积流量用于驱动涡轮泵,为发动机提供推进剂。然后将气体注入主燃烧室并与其他推进剂完全燃烧以产生推力。

上图:YF-130的结构示意图

而采用分级燃烧循环主要目的,是提升燃烧室室压,配套使用更大膨胀比的喷嘴,提升发动机的比冲,更为接近燃料的理论比冲极限。

但纵观世界航天史,单论推力指标,还是60年前美国土星五号的,开式循环液氧煤油发动机F-1,与前苏联的RD-170发动机。

前者推力680吨,后者推力740吨级。但综合多个指标来看,YF-130毫无疑问达到了世界一流水平,是世界上推力最大的双推力室液氧煤油发动机。

例如F-1,其推力虽远超YF-130,但却是开式循环,即只有一个燃烧室,因此其燃气发生器循环产生的废气会直接排放,导致其比冲只有263秒。

而YF-130作为分级燃烧循环,也常称为“闭式循环”,其主要优势是所有燃气和热量都通过燃烧室排出,基本无损失,比冲高达309秒。谁胜谁负,一目了然。

上图:RD-170

RD-170就更不用说了,它的推力确实非常恐怖,高达740吨,但其重量却同样不可小觑,达到9.7吨,是YF-130的1.6倍,还有四个喷嘴,比冲与YF-130一样,同为309秒。

因此咱们可以看出,在其他参数一样的情况下,RD-170的重量是YF-130的1.6倍,推力却不足YF-130的1.5倍,想来还是YF-130略胜一筹。

上图:YF-130

但别看YF-130这么优秀,未来却不一定是主力。众所周知,YF-130在长征九号最初的版本,也就是网友口中的11版里,用于一子级助推器,可以使长征九号起飞级总推力达到5873吨。

此外,二子级配置2台YF-90型220吨级氢氧发动机,三子级配置4台YF-79型25吨级高空氢氧发动机。三种发动机合起来,被称为中国未来深空探测(载人登月和登火)的“三大神器”。

并且据报道,其中YF-90已完成了主要关键技术的初步突破,正在开展半系统试验。而YF-79更是早已完成全系统试车。此外,这一版本的“长九”火箭壳体、整流罩以及级间环等也都早已下线。真可谓万事俱备,只欠东风。

只是可惜长征九号又陆续推出不少新方案,正逐步向重复使用方向发展。例如最新的35版长征九号,其采用两级串联构型,分为5米直径与10米直径两个系列,且能重复使用50至100次。

而长征九号的两级可重复使用版本,将在第一级使用26个200吨级液氧甲烷发动机。之所以选择液氧甲烷发动机,是因为它拥有无毒环保、高可靠、高性能、低成本、易操作、可重复使用等特点。这是液氧甲烷发动机独有的优势。

并且令人惊喜的是,35版长征九号将可能现身第14届珠海航展。通过这次珠海航展上的长九模型可以看到,其中间部位有4个很明显的格栅舵。据猜测格栅舵会在一级返回时打开,并通过绳索拦截阻降技术,回收一级箭体。

上图:红框部分便是一级火箭的格栅舵

因此,在“长九”的新构型里,没有YF-130的位置。就连初级版本的长征九号,也可能只是用于短期的过渡。当然,对于登月来说,11版长征九号就足够了,只是苦了YF-130。

但即便如此,YF-130的潜力依旧不可小觑。就例如脱胎于RD-170的RD-180,性能稍逊于YF-130,欧美也一直用的很好,给俄罗斯赚取了大量的外汇,而欧美自然也没少被俄罗斯用这款发动机卡脖子。

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