YF-77
YF-77是中华人民共和国研发的一款液体火箭发动机，用于长征五号系列火箭芯一级，发动机燃料为液氧和液氢，采用燃气发生器循环。2001年12月批准立项，由北京航天动力研究所研制[4]，2016年11月3日投入使用，在长征五号上成功进行首次飞行。
 中国国家博物馆展出的YF-77发动机 | |
| 原产国 |  中华人民共和国 |
|---|---|
| 首次试车 | 2016年11月3日 |
| 设计者 | 北京航天动力研究所 |
| 用途 | 芯级发动机 |
| 相关产品 | 长征五号系列火箭 |
| 现状 | 现役 |
| 液态火箭发动机 | |
| 推进剂 | 液氧 / 液氢 |
| 混合比 | 5.5（可调节） |
| 系统 | 燃气发生器循环 |
| 构造 | |
| 燃烧室 | 1 |
| 喷管面积比 | 49 |
| 性能 | |
| 推力（真空） | 700千牛顿（160,000英磅力） |
| 推力（海平面） | 518千牛顿（116,000英磅力） |
| 燃烧室压力 | 10.1兆帕斯卡（1,460磅力每平方英寸） |
| 比冲（真空） | 4,197米每秒（428.0秒） |
| 比冲（海平面） | 3,106米每秒（316.7秒） |
| 燃烧时间 | 520秒（8.7分钟） |
| 尺寸 | |
| 长度 | 2,600毫米（100英寸）（含机架） |
| 直径 | 1,500毫米（59英寸） |
| 净重 | 2,750千克（6,060英磅）（双机质量） |
| 用于 | |
| 长征五号系列火箭第一级 | |
| 参考文献 | |
| 参考文献 | [1][2][3] |
历史
1995年，中国开展新一代运载火箭方案论证以及液氧煤油与氢氧两种大推力火箭发动机关键技术研究[5]。在大推力氢氧发动机关键技术攻关阶段，科研人员也跟踪关注了当时国际上最先进的氢氧分级燃烧循环技术，开展了Da-76发动机的预研，Da-76发动机采用接近于日本LE-7发动机的分级燃烧循环方案，设计真空推力50吨，最终全系统验证未能成功[6]。科研人员认为虽然采用分级燃烧循环的LE-7发动机比冲有所提高，但研制过程较为困难，且在飞行试验成功后又要进行简化设计等改进工作以降低成本，加之受欧洲火神发动机和美国RS-68发动机研制过程的影响[7]，转而发展采用燃气发生器循环的大推力氢氧发动机。
2001年12月，原国防科工委、财政部联合批准“50吨级液氢液氧发动机专项工程”立项[8]。2004年6月18日完成首次全系统试验。2006年1月15日200秒热试车成功[9]。2006年8月3日首次500秒长程试车成功。然而从2007年研制工作遭遇重大技术障碍，连续4次试验推力室出现结构破坏[10]，经过一系列技术攻关后，2009年12月，发动机转入试样研制阶段。2012年8月17日500秒长程热试车成功，确定了长征五号火箭首飞发动技术状态。
设计
YF-77发动机采用燃气发生器循环，泵压式供应系统，地面一次启动。采用单台富氧燃气发生器，燃气并联驱动氢氧涡轮。推力室为同轴直流喷嘴，身部为再生冷却，喷管延伸段为排放冷却。燃烧装置采用火药点火器点火，火药启动器起旋涡轮泵。长征五号运载火箭芯一级由两台独立工作的单机通过双机机架并联构成，具备双向摇摆能力，除控制系统为双机共用外，每台单机各有推进剂供应系统、燃气系统、点火启动系统、增压与伺服机构用气供应系统、遥测系统等五个分系统[1]。
技术参数[1]
- 发动机主要设计性能指标
- 真空推力：2x700千牛顿（160,000英磅力）
- 真空比冲：4,197米每秒（428.0秒）
- 发动机混合比：5.5
- 推力室室压：10.1兆帕斯卡（1,460磅力每平方英寸）
- 双机质量：2,750千克（6,060英磅）
- 喷管面积比：49
- 外廊尺寸：4,200毫米（170英寸）x5,000毫米（200英寸）
- 工作时间：520秒（8.7分钟）
- 设计可靠性：0.999
- 推力室设计参数
- 推力室室压：10.2兆帕斯卡（1,480磅力每平方英寸）
- 推力室混合比：6.4
- 喷管面积比：49
- 排放冷却流量：5%
- 燃气发生器设计参数
- 室压：7.5兆帕斯卡（1,090磅力每平方英寸）
- 混合比：0.9
- 燃气温度：900 K（627 °C；1,160 °F）
- 氢涡轮泵设计参数
- 泵出口压力：16.5兆帕斯卡（2,390磅力每平方英寸）
- 泵效率：0.75
- 轴承DN值：2.1x106mm·r/min
- 转速：35,000r/min
- 涡轮压比：15.5
- 涡轮效率：0.52
- 氧涡轮泵设计参数
- 泵出口压力：14兆帕斯卡（2,000磅力每平方英寸）
- 泵效率：0.74
- 转速：18,000r/min
- 涡轮压比：14
- 涡轮效率：0.35
参见
参考资料
- ^ 1.0 1.1 1.2 郑大勇,王维彬,乔桂玉. 新一代运载火箭50吨级氢氧发动机研制进展. 《导弹与航天运载技术》. 2016年05期.
- ^ 陈闽慷,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.
- ^ 孙纪国,郑孟伟,龚杰峰,陶瑞峰. 220tf补燃循环氢氧发动机研制进展. 《火箭推进》2022年02期. 2022-01-15 [2022-06-05]. （原始内容存档于2022-06-05） （中文（简体））.
- ^ “芯”动力推举中国航天新梦想. 中国航天报. [2020-05-18]. （原始内容存档于2021-11-22）.
- ^ 全新突破，磨砺十年. 凤凰网.
- ^ 我国大推力氢氧发动机发展思考. 《宇航总体技术》. 郑孟伟,岳文龙,孙纪国,郑大勇, (2019年02期).
- ^ 顾明初. 加快大推力氢氧发动机研制 迎接21世纪. 《导弹与航天运载技术》. 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. 科学网. [2020-05-18]. （原始内容存档于2017-04-17）.
- ^ 50吨级液体火箭发动机试车成功. 新浪网.
- ^ “芯”动力推举中国航天新梦想. 中国航天科技集团有限公司. [2020-05-18]. （原始内容存档于2021-11-22）.