【百次发射中的氢氧智慧】航天六院YF-75发动机创新发展纪实

中国航天科技集团六院 Yesterday 6park.com

南勇/摄
随着巨大的轰鸣声响彻大凉山间，YF-75发动机参加长征三号乙遥五十九火箭飞行任务，托举北斗三号卫星从西昌卫星发射中心腾空而起，进入预定轨道，成功完成了它第100次发射。
从上世纪60年代的氢氧技术诞生，到1994年首飞成功，再到2019年刷新“100”次发射次数，YF-75发动机经历了从最初的艰苦创业，自主创新到中期的不断改进、可靠性提升，再到现在的助推长三甲系列火箭高密度发射中交出的高成功率答卷等多个阶段。
1到100，包含的是半个多世纪的氢氧动力人的接续奋斗与不懈努力，氢氧动力也助推长三甲系列火箭成为我国发射任务最多的火箭。


力排众议坚持发展氢氧技术


世纪70年代，运载火箭立项之后，对于三级发动机是否要采用氢氧推进有很大的争议。“尽管氢氧方案的关键技术多、难度大，研制周期长，但能提高运载能力，且对于今后航天技术的发展是必需的，这个台阶迟早得上”，“航天四老”之一的任新民据理力争。正是他对氢氧技术的坚持，对最终立项起到了关键性作用。

任新民对氢氧动力的坚持源自他对氢氧技术的了解和信心。氢氧推进剂具有高能量特性和无毒无污染等突出优势，是目前已知火箭化学推进剂组合中能量最高的，换句话说，相比其它化学推进剂组合，在同等加注规模下，氢氧组合的“百公里油耗更低”，火箭能跑的更远，有效载荷更大。此外，氢氧发动机具有环保、可多次起动、可靠性高等优点，代表世界先进宇航动力水平。
1984年，长征三号火箭发射成功，氢氧发动机首次登上了航天舞台，自此取得了无可争辩的地位。但从长远发展考虑，需要研发更大运载能力的长征三号甲火箭，更大推力的氢氧发动机发展时机就此到来。1986年，在国家“862”工程支持下，北京11所开始了YF-75发动机研制工作。


冰火之间助推金牌火箭腾飞


液氢、液氧推进剂，通常被称为冰火两重天，液氢与液氧温度分别在零下253℃与零下183℃，发动机工作之前，需利用液氢和液氧将发动机低温部件进行预冷，保证推进剂在发动机内部的稳定输送。点火的一刻，发动机瞬间达到极高温度，对于高温材料的性能又是一种考验。

按照国家“862”工程高性能、高可靠性、低成本、无污染的要求，YF-75发动机首次采用了以双涡轮系统、不冷却燃气发生器、高性能推力室与螺旋管束式喷管为代表的多项新技术，具备高空两次起动能力，成功实践了“一机多试”，填补了我国低温高能发动机的一项重要空白，其性能和可靠性达到国际同类发动机技术水平。

冰与火之间，YF-75发动机参加长三甲系列火箭发动机捷报频传，这些看起来的“轻松”与“安心”，是因为有一代代科研人员在后方默默的努力着。首飞成功后，研制人员的脚步并没有停下，而是分阶段持续进行了燃气发生器、氢氧涡轮泵和发动机校准试车不分解交付等可靠性增长工作。“一次成功不等于次次成功，成功不等于可靠，可靠性增长工作永无止境。”大家都深知这一道理。通过规章制度化、工作流程化等手段高质量保证成功，但最核心的还是要去发现薄弱环节、提高产品固有可靠性，标本兼治。
“航天发展，动力先行。”长三甲系列火箭百次发射的进程，也见证了YF-75发动机性能提升，快速发展的进程。


创新发展高密度严保高质量


伴随着航天强国的建设，从2012年至今仅七年时间里，YF-75发动机完成了50次飞行发射任务。如此高密度的发射，其保障来源于研制团队的创新交付模式——校准试车后不分解交付。

发动机校准试车后不分解交付是我国氢氧发动机研制史上具有里程碑意义的一项技术，凝聚了两代研制队伍的心血。他们从发动机零组件方案改进抓起，边学习边实践，提到经历的技术难点和解决方案，长三甲系列火箭副总师罗巧军如数家珍：整机静密封氦检漏、动密封验收标准、整机真空干燥处理等等，经过缜密的理论分析和试验验证，攻克了五大技术难关，伴随着“第一颗北斗导航卫星”的美丽升空，该项技术得到了实践和认可，为实现长三甲系列火箭高密度发射奠定了技术基础，并获得了国防科技进步一等奖。
此项技术，使我国氢氧火箭发动机由单件生产向批量生产成为可能，为实现我国低温运载火箭高密度发射奠定了技术基础。实施校准试车不分解交付后，发动机的交付周期由原来的4～5个月缩短为2个月以内，为实现长三甲系列运载火箭的高密度发射奠定了坚实的技术基础。
位于大凉山之中的西昌卫星发射基地全年无休，北斗三号组网卫星、亚太6C通信卫星、嫦娥四号中继星、嫦娥四号探测器相继在这里发射。前方与后方一道努力，托举着中国的飞天梦。 

“未来，氢氧发动机将会面临更多的任务与挑战，我们将在行动上狠抓落实，以时不我待、只争朝夕的干劲把工作做细做实，全力以赴完成飞行发射任务”。所长岳文龙说道。从1994年的首飞，到今天的100次发射，YF-75发动机历时25年后，即将进入了它的下一个元年。

星空浩渺无比，探索永无止境。随着YF-75发动机参加百次发射的成功，氢氧动力发展的脚步越来越快，未来也有了更多的期待。我们一定要飞得更远，我们也有能力飞得更远。
站在YF-75发动机100次发射的新起点上，航天科技集团六院北京11所作为液体动力的主力军，将不断打造新动力，树立新形象，续写新辉煌，为实现航天强国梦做出新的更大的贡献。