液氧甲烷发动机

具有无毒环保、高可靠、高性能、低成本、易操作、可重复使用等特点的发动机

液氧甲烷发动机是具有无毒环保、高可靠、高性能、低成本、易操作、可重复使用等特点的发动机，代表了航天主动力技术的发展方向。

发展沿革

历史背景

液氧甲烷火箭发动机以甲烷为推进剂，液氧为助燃剂，二者以一定的比例雾化后进入燃烧室，充分燃烧后释放巨大的推动力，推动火箭升空。比冲高于固体燃料火箭发动机。比冲是用于衡量火箭或飞机发动机效率的重要物理参数，比冲越高代表相同质量的燃料产生的动量越大。

“天鹊”发动机是中国推力最大的双低温液体火箭发动机，也是继美国SpaceX的猛禽发动机、蓝色起源的BE-4发动机之后，世界第三台完成全系统试车考核的大推力液氧甲烷火箭发动机。

研制进程

从2006年以来，北京11所深入开展了60吨级液氧甲烷发动机关键技术研究。经过五年的艰苦攻关，突破了多项关键技术。据悉，本次试验是国际上首次60吨级液氧甲烷发动机试验，其工作参数在世界同类发动机试验中是最高的，表明中国液氧甲烷发动机研究居于国际领先水平，也成功探索了基于现有氢氧发动机平台研制低温液氧甲烷发动机的新途径。

“天鹊”发动机于2017年启动相关研制工作，先后完成了燃气发生器试车、短喷管推力室试车、半系统试车等重大试验。

2019年5月17日，80吨液氧甲烷发动机——“天鹊”（TQ-12）20秒试车在浙江湖州圆满成功。这意味着，中国民营企业首次掌握百吨级液体火箭发动机的全部关键技术，并具备了发动机研制所需的全部保障能力。截至5月17日，“天鹊”发动机在一周时间内共进行了4次试车，最长试车时间为20秒，发动机起动关机平稳迅速，正常工作段参数稳定，发动机各项性能均达到了设计要求。

2022年10月，“天鹊”真空型液氧甲烷发动机（ TQ-15A）在湖州成功完成了首次全系统热试车，试验时长20秒，试验过程中发动机起动关机正常、工作平稳。

2023年2月，自主研制的80吨级可重复使用液氧甲烷火箭发动机，成功进行了首次额定工况200秒长程试车。发动机将为中国商业航天运载火箭提供主动力，同时为可重复使用运载器的发展奠定重要技术基础。

2023年7月12日，由蓝箭航天空间科技股份有限公司自主研制的朱雀二号遥二液氧甲烷运载火箭（代号 “ZQ-2 Y2”）在中国酒泉卫星发射中心发射成功，火箭进入预定轨道飞行，试验任务取得圆满成功。朱雀二号成为全球首款成功入轨飞行的液氧甲烷火箭，标志着中国运载火箭在新型低成本液体推进剂应用方面取得重大突破。

2023年11月23日，据中国航天科工消息，由中国航天科工集团有限公司航天三江所属火箭公司自主设计、自主总装的70吨级可重复使用液氧甲烷发动机近日完成200秒全系统长程热试车，试车取得成功。

技术特点

该发动机具有无毒环保、高可靠、高性能、低成本、易操作、可重复使用等特点，代表了航天主动力技术的发展方向。

此款发动机地面型发动机海平面推力67吨，真空推力76吨；真空型发动机真空推力80吨。

蓝箭航天动力研发部总经理葛明和表示，该款发动机向下可以覆盖单一发动机的小型火箭，向上可以覆盖中型火箭、大型火箭，其商业价值大、研制难度适中，投入产出比高。

该轮试验圆满成功，标志着中国民营航天企业大推力液体火箭发动机产品“零的突破”，成功验证了中国商业航天大推力发动机从设计、研发、制造、生产、装配、试验的完整流程。

总体评价

液氧甲烷火箭发动机之所以是“一箭多星”主角的实力担当，因为其能够完成多次启动的任务。固体燃料发动机一旦启动，中途停止燃烧非常困难，一般一直会燃烧到所有的推进剂烧光为止，而液体燃料火箭可通过关闭阀门停止推进剂的流入，从而关闭发动机。不同轨道的多星布轨，需要在轨具备多次启动的功能，将卫星布入不同轨道，液体燃料火箭具备该能力。而固体燃料发动机，无法进行多次启动，只适用提供短期大推力，例如用于起飞阶段的助推。（《科技日报》评）

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