揭秘長征七號新動力
本報記者 付毅飛
6月25日，我國新一代中型運載火箭長征七號實現完美首飛。在為任務成功而欣喜的同時，許多人也對推舉長征七號的綠色環保新動力充滿好奇。
長征七號的動力系統全部採用航天科技集團六院研製的液氧煤油火箭發動機。其中助推器與一級火箭共使用6台120噸液氧煤油發動機，二級火箭使用了4台18噸液氧煤油發動機，使得該火箭具備近地軌道13.5噸、700千米太陽同步軌道5.5噸的運載能力。
記者從六院了解到，與常規火箭發動機相比，長征七號所用的新動力具備多項特點。
該發動機採用的液氧、煤油兩種推進劑，來源廣泛、價格低廉，平均價格比現役火箭推進劑低一個數量級，而且綠色環保。該發動機的研製成功及應用，實現了我國火箭動力從常規有毒至綠色無毒的跨越。
同時該發動機採用世界最先進的高壓補燃循環系統。所謂補燃循環，是指燃氣經渦輪做功後進入燃燒室，進行二次燃燒，從而對推進劑實現更充分的利用，提高發動機性能。相對發生氣循環來說，補燃循環方式的綜合效率更高，但結構較為複雜，設計難度大。
不過，補燃發動機首先要解決自身啟動這一難題。我國以往的發動機需要依靠專門的火藥啟動器等裝置，而液氧煤油發動機實現了自身啟動，可靠性更高。二者的差距如同將手搖拖拉機改為一擰鑰匙即能啟動的汽車。
液氧煤油發動機還具備推力及混合比可調的特點，且調節精度極高。為提高運載火箭的性能和適應性，該發動機具有大範圍推力調節能力，如同自動擋汽車，可以實現無級變速。對於載人航天來說，通過推力調節，可以有效降低火箭飛行中的加速度，提高航天員的舒適度，降低對航天員體能的要求，使普通人也有望遨遊太空。
此外，該發動機可在地面重複試車。常規發動機只能一次性使用，一試車就報廢。液氧煤油發動機具有多次工作的能力，發動機下線後可以進行試車考核，通過磨合試驗重新檢查、校準，合格後再交付使用，使發動機的精確度和可靠性得到進一步保證。在此技術基礎上，還可以研製可重複使用發動機，使運載火箭能實現天地往返地重複飛行。
記者了解到，120噸液氧煤油發動機研製過程中突破了近80項設計、製造、試驗技術，帶動了我國50餘種新材料的研製，是我國航天主動力技術發展的重大里程碑。除前述補燃循環、自身啟動、大範圍推力調節、多次試車技術，該發動機所用先進的高效燃燒技術可使燃燒效率達到98%以上；高壓大功率渦輪泵技術最高可產生500個大氣壓，足以將上海的海水打到海拔5000米的青藏高原。為保證該發動機的研製，六院建設了亞洲最大的火箭發動機試車台和大功率泵試驗室，為我國研製載人登月重型運載火箭的大推力發動機奠定了基礎。
憑藉多項特點和突出技術優勢，液氧煤油發動機理所當然地成為了我國新一代三型運載火箭的主動力，將為我國今後載人航天、探月工程、空間實驗室、乃至深空探索等重大任務提供強大可靠的動力。
