1 从仿制到自主:火箭发动机的技术突破

YF取自液体火箭和发动机第一字的拼音字母。 YF系列是中国长征系列运载火箭的动力运输装置。

我在YF-1发动机研制中负责性能计算,参与了推进剂选择,确定了推力室喷管喉部和出口直径,并早早赞同用隔板抑制不稳定燃烧。

2 东风五号洲际导弹的发动机研制

在东风三号中程导弹和东风四号中远程导弹取得重大进展后,在1964年底对东风五号洲际导弹进行方案论证。当时有美国宇宙神Atlas洲际导弹的资料可以作参考,它采用四氧化二氮/混肼50推进剂、一级半弹体结构和二大一中推力的发动机。依据YF-1发动机使用偏二甲基肼燃料的实际和我提供的20种推进剂火箭推力室理论性能数据,大家倾向于使用四氧化二氮/偏二甲基肼推进剂。

YF-20发动机转到陕西的067基地研制后,在增大推力的热试车中又出现大振动。经过努力攻关,追加采用局部加大喷孔直径的措施,有效消除了大振动。当初设计时根据我做的液滴汽化计算,王、孙二人对推力室长度留有余量,结果使得加大孔径并未影响比冲性能。YF-20发动机的比冲为260秒。正是由于东风五号洲际导弹及其发动机设计先进和进展较快,才及时改作长征二号系列、长征三号系列和长征四号系列运载火箭。搭载神舟载人飞船的长征二号F运载火箭历次发射都成功,截止2024年10月30日已将38人次中国航天员安全送入太空,令世界瞩目。

3 载人登月:中国航天的重中之重

载人登月是当前世界航天发展的重中之重。中国载人登月工程主要包括长征十号运载火箭、梦舟载人飞船和揽月着陆器的研制。中国载人登月的独特之处在于用运载能力相对较小但技术成熟可靠的长征十号运载火箭进行两次发射,先后将揽月着陆器和梦舟载人飞船送往环月轨道,进行对接后再实现载人登月和返回。这样做的主要优点是节省大量经费和争取到很多年的时间。这项工程的技术难度很大,中国航天人正在努力争取于2030年前实现载人登月。我的愿望是能亲眼看到这一辉煌时刻。

4 重复使用火箭发动机的研究

我提出的航空航天一体化发动机名叫航空航天涡扇发动机,是把航空涡扇发动机作为主体,把火箭发动机用作加力燃烧室。依次进行空气液氢不加力燃烧、空气液氢加力燃烧、再输入75%过氧化氢加力燃烧。这种发动机兼有航空发动机和火箭发动机的优点,用在航天上可以大大提高经济性,用在航空上可以使飞机飞得更高更快。航空航天涡扇发动机已经获得美国的发明专利Patent No.:US 10,563,619B2。

中国要成为名符其实的世界航天强国,长征九号重型运载火箭和高经济性的航天器必不可少。我提出一种充分利用空气的航空航天一体化航天器可供参考,是有望重复使用200次以上的水平起落运载火箭。这种航天器主要使用航空航天涡扇发动机、75%过氧化氢/液氢发动机和一个大三角机翼。

5 寄语年轻一代航天人

现在的第二代航天人都是技术骨干,不少人已经走上各级领导岗位,希望你们继续努力,承前启后,做好传、帮、带,与年青的第三代航天人共同完成好当前的繁重任务,为国争光!

对于年青的第三代航天人,希望我的航天经历对你们有启发和帮助。航天事业是一个非常大的系统工程,每人都要努力做好自己的本职工作,干一行爱一行,行行出状元。航天事业是一项非常重要的高科技行业,每人都要努力学习,刻苦钻研,提高水平,做出贡献。

中国一定会尽快由航天大国转换成航天强国,

中国一定会领先世界,

中国将永远立于不败之地!


本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

作者:人民日报

审核:刘翀 清华大学临床医学院科研办主任 副教授

出品:中国科协科普部

监制:中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

来源: 科普中国创作培育计划


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