值得庆贺的好消息!
东大220吨的高压补燃循环的液氢液氧火箭发动机的整机试车取得圆满成功,该发动机就是传闻中的YF90,同时它也是早期版本长征九号重型运载火箭的二级御用火箭发动机。而长征九号运载火箭一共出现了3个版本,分别是:2011版本:芯一级是由4台YF130液氧煤油发动机组成,芯二级是由2台YF90液氢液氧发动机构成,芯三级是由2台YF79液氢液氧发动机组成。
2021版本:芯一级是由16台YF135液氧煤油发动机组成,芯二级是由4台推力120吨级的YF91液氢液氧发动机组成,芯三级则由1台推力为120级的液氢液氧发动机构成。2022版本:芯一级是由26台YF135液氧煤油发动机组成,芯二级则由4台推力为120吨级的YF91液氢液氧发动机组成,芯三级是由一台推力为120吨级的YF91液氢液氧发动机构成。根据长征九号运载火箭的发展方向来看,真正定型时使用多台小推力火箭发动机并联方案的可能性是最大的。
那么,YF90液氢液氧火箭发动机大概率就就会与长征九号无缘了。不过重要的是,YF90也不是非长征九号必用不可。东大的运载火箭除了长征九号之外,还有其它的型号。如:921号载人登月火箭,以及后续的重型运载火箭。毕竟氢氧火箭发动机的比冲可以做到400秒以上,理论最大比冲可以超过500秒。只不过,液氢的储存难度太大,主要就是其密度太小,需要更大的储存罐才可以放进去较多的液氢。因此而言,很多运载火箭的芯一级很少会使用氢氧火箭发动机。当然了,SLS除外,基本上都是用于大型的助推器。
虽然说,YF90液氢液氧火箭发动机大概率要无缘长征九号火箭,但是它的试射成功一举将东大的氢氧机水平拉到一个新的层次。最起码,解决了分级燃烧循环大推力氢氧火箭发动机的技术难点。目前从全球范围内来看,推力超过220级别的氢氧火箭发动机也就只有RS25和RS68。如今YF90的整机试车成功,就意味着它已经挤进了氢氧火箭发动机前三甲的行列。
如果按照循环方式的效率来排名,无疑是闭式循环要高于开式循环,全流量分级循环>分级燃烧循环(补燃循环)≥燃气发生器循环≥双膨胀循环>膨胀循环>挤压循环。而本次的YF90氢氧机用到的就是分级燃烧循环,其效率也仅仅次于全流量分级燃烧循环。
只不过,在氢氧火箭发动机上,使用全流量分级燃烧循环的还没有出现。也就只有猛禽液氧甲烷火箭发动机用上了全流量分级燃烧循环。像RS25也是分级燃烧循环,RS68则是燃气发生器循环。这样来看,YF90氢氧机的燃料利用率还要比RS68要高一级的。
其实,早在2021年7月份,YF90液氢液氧火箭发动机的首台工程样机就已经完成研制生产,而在同年的9月份,YF90氢氧机首次半系统试验圆满成功;到了2023年2月份,YF90氢氧机进行了第二次半系统试验,且取得了圆满的成功;如今也只是进行了首次的整机试验。可以说,到了今天为止,YF90氢氧火箭发动机才算是完全被研发成功。
毕竟火箭发动机的试验又分为半系统和整机试验,前两次的半系统试验主要就是考核YF90氢氧机的燃气发生器,涡轮泵的整体设计方案合理性,以及工作匹配性;发动机的启动、关机特性,为获取本次全系统工作的必要参数打下了基础。
而YF90高压补燃氢氧火箭发动机的真空推力220吨,真空比冲为453秒;海平面推力为175吨设计真空比冲350秒,燃烧室压力为18.3兆帕,推力调节范围在60%~100%。单论技术参数,YF90还不及RS25。不过,事在人为,总会赶上来的。既然YF90氢氧机都已经成功了,那么性能略弱的推力为120吨的YF91氢氧机自然就不在话下了。那么,长征九号运载火箭的芯二级火箭发动机也有了着;而芯一级所用的YF135煤油机早在去年就已经完成了整机试车。
由此可见,整体的进度还是相当的喜人