500吨级发动机问世倒计时开始,送国人上月球的关键船票

最近一段时间关于我国航天未来深空探索的目标已经越来越明确,那就是

以10年为期让中国人的足迹踏上38万公里外的月球南极,并在那里建设一座由中国主导多国参与建设的月面考察站。

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载人登月

而要想实现上述宏大目标就离不开推力更大的重型火箭,长征九号“新一代重型载人运载火箭”将是决定未来10至20年中国人能否更大规模征战浩瀚太空的两张关键船票,前者近地轨道运力指标超越了土星五号,达到了140吨,后者近地轨道运力则是70吨,两款重型火箭的月球轨道运力可以分别覆盖50至25吨数值区间。

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长征九号

发展航天动力先行,研发重型火箭离不开大推力发动机!长征九号是一款起飞重量达4000吨级的三级半重型运载火箭,YF-480液氧煤油发动机是该火箭地面起飞级的主力发动机,该发动机单台推力可达480至500吨,目前我国现役最大推力液氧煤油发动机是YF-100,它的推力是120吨。

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500吨液氧煤油发动机由航天六院研制

如果说YF-100发动机的强大压力可以将黄浦江的水抽到青藏高原的高度,那么YF-480则可以轻松将黄浦江的水抽到珠穆朗玛峰的高度。由12台YF-480液氧煤油发动机组成的长征九号地面起飞级可以形成5873吨的起飞推力。

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航天六院装配车间

从120吨一步跨越到500吨,不仅仅是推力指标的呈几何级提升,对发动机结构设计与材料工艺都提出了更高的要求,研制难度可以说是非常大。

YF-480是一款双燃烧室液氧煤油发动机,目前该发动机已经迎来整机装配倒计时,它将在接下来的两个月时间内进行涡轮泵联调试验,试验成功后将在7月进行整机装配。

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液氧煤油发动机燃料喷柱

那么,完成涡轮泵联调试验与整机装配的YF-480距离最后定型还需要几年时间?我们可以从YF-100液氧煤油发动机的研制进程中管中窥豹,该发动机首次涡轮泵联调试验是1998年,并于2000年正式型号立项,最终通过验收则是2012年,前后历时14年。

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发动机装配

之所以耗时如此之久主要有两方面原因,首先在此之前我国液氧煤油发动机研制经验为零,基础异常薄弱,再就是该发动机研制初期我国正处于经济起步阶段,研发经费少投入力度小。

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发动机试车

而现如今上述两种状态早已不复存在,通过YF-100的研制我们掌握了世界顶级的高压补燃液氧煤油发动机技术,且已经在长征六号、长征七号两型火箭的发射任务中得到充分应用,证明该发动机是成熟可靠的先进型号,以此为基础研制YF-480更得心应手,基础也更扎实。

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YF-100K液氧煤油发动机

加上如今我国已有超过90万亿人民币的GDP总值,航天研发经费更是反超过去数倍。因此研制周期可以进一步缩短,以今年涡轮泵联试成功为时间起点,YF-480有望缩短研发周期并在2028年左右研制成功,可以满足长征九号2030年实现首飞的时间节点。

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YF-100K试车


与长征九号相比,具备25吨月球轨道投送能力的“新一代重型载人运载火箭”则更加顺风顺水一些,该火箭地面起飞级YF-100K泵后摆液氧煤油发动机取得了九战九捷的辉煌试车战绩,而且还在原型基础上增加了5吨推力,由于依托成熟型号进行升级改型,在9次试车成功的背景下基本具备型号应用条件。“新一代重型载人运载火箭”有望在2025年研发成功,届时我国将事实具备载人登月能力。


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