央广网西安11月4日消息（记者刘涛 通讯员张美书）我国目前最大的运载火箭——长征五号新一代运载火箭昨天（3日）顺利首飞，中国航天科技集团第六研究院为该火箭提供了芯一级、二级、助推、辅助动力系统等发动机，担负起长征五号飞行试验各个环节的动力保障任务，提供的总推力达到了1078吨。
其中，新研制的50吨级和9吨级的两个型号氢氧发动机，作为长五火箭一、二级芯级主动力，是首次承担飞行试验任务，实现了我国氢氧发动机研制的技术跨越。
一级主动力：50吨氢氧发动机
50吨氢氧发动机是我国首台大推力、高性能、地面起动直接入轨的氢氧发动机，由两台独立工作的单机通过机架并联构成，地面推力达100 吨。采用燃气发生器动力循环，地面一次启动，具有混合比调节能力，可双向摇摆。由航天科技集团六院自主研制，具有完全自主知识产权、100%国产化，综合性能达到国际先进水平。它的研制成功，填补了我国大推力氢氧发动机空白，使我国液体火箭推进技术的整体水平跨上一个大的台阶。
50吨氢氧火箭发动机采用液氢、液氧作为推进剂，燃烧产物为洁净度达99.99%的纯净水，具有绿色、环保、零碳排放等优点，是世界上排放种类最少、最绿色环保的发动机，因此长征五号运载火箭也被成为“绿色火箭”。氢氧发动机的燃烧产物清洁，燃烧稳定，工作振动量级小，可多次启动等突出优势，成为当今世界航天运载器不可替代的动力装置，是火箭先进性的重要体现。
长征五号运载能力的大幅提升也得益于发动机采用氢氧推进剂的高能效。液氢是火箭化学推进剂中能量最高的燃料，氢和氧燃烧所能获得的高空比冲最高能够达到465秒，比现有常规燃料发动机性能提高约50%，是当前已知推进效率最高的化学推进剂火箭发动机。氢氧推进剂的高能效、产生推力所需燃料少的特性，使火箭运载的推进剂重量大幅减少，对于提高火箭的运载能力具有至关重要的作用，也是长征五号大型火箭采用氢氧发动机作为芯级动力的主要原因之一。
与现役上面级氢氧发动机相比，50吨氢氧发动机真空推力是其9倍，推力室室压是其2.7倍，氢涡轮泵功率是其15倍，氧涡轮泵功率是其20倍。长征五号火箭的运载能力实现了大幅跃升，从低轨道运载能力不到9吨提到到25吨，成为我国火箭家族成员中当之无愧的“大哥”。
50吨氢氧发动机是世界上温度最低的发动机，采用的液氢、液氧推进剂温度分别为零下253度、零下180度，发动机工作前要利用液氢和液氧将发动机各类部件的结构温度预冷至大约零下180度或零下250度，保证液氧和液氢在发动机内部稳定输送。低温条件下要保证发动机各部件按照精准的时序可靠动作，需要解决大量的关键技术，采用特制的低温合金材料，开展特定的低温处理及试验测试，这些都加大了低温发动机的研制难度。
50吨氢氧发动机超低温、高温、高压等苛刻工况条件下工作的，工作环境恶劣，零部件结构复杂，大量采用了高温合金、低温钛合金等新材料。通过一系列设计和工艺攻关，解决了发动机总体布局和管路设计难题，减小了流阻损失，突破了高压、大热流推力室热防护技术，高性能稳定燃烧氢氧喷注器技术等10大类共43项关键技术，这些技术的突破，将在我国工业现代化进程中，发挥重大牵引作用。
二级主动力：9吨级膨胀循环氢氧发动机
作为芯二级主动力发动机，9吨级膨胀循环氢氧发动机采用先进的闭式膨胀循环系统，且可以通过多次启动，助推火箭进入地球转移轨道。发动机工作时间近800秒，是国内工作时间最长的火箭主动力发动机。膨胀循环氢氧发动机的研制成功，标志着我国上面级氢氧发动机达到了世界先进水平，实现了重大技术跨越。
此次参与首飞的膨胀循环氢氧发动机，区别于传统燃气发生器循环发动机和补燃发动机，不存在燃气发生器以及预燃系统等，避免涡轮烧蚀，发动机固有可靠性高，并容易实现推力和混合比的调节，使用灵活。在工作过程中，其全部推进剂都能无损失地燃烧产生推力，性能高，也因此被业内称为“最优动力循环”。
发动机在研制过程中，突破了超高转速氢涡轮泵技术、主动引射高空模拟试车技术等为代表的一批具有自主知识产权的先进成果。
膨胀循环氢氧发动机氢涡轮泵的额定转速高达65000转/分，是我国目前转速最高的氢涡轮泵。在超高转速氢涡轮泵的研制过程中先后攻克了超高速小通径多级氢泵技术、高效率反力式涡轮技术、超高速氢涡轮泵转子动力学设计、小通径钛合金构件精密铸造和粉末冶金成型技术、以及超高速高DN值超低温轴承技术等。
对于上面级发动机，工作在高空环境中，在地面试验时必须创造一个近似高空条件的环境，使发动机在这个环境中工作，从而进行其性能、起动特性等各种试验，被称为高空模拟试验。膨胀循环氢氧发动机为贮箱压力下自身起动，通过建立主动引射系统，对发动机的点火、起动段及主级段进行主动引射。主动引射系统为国内首次研发的大功率引射系统，该系统的研制成功，标志着我国的试验技术水平和能力上了一个台阶。
膨胀循环氢氧发动机从2003年开启预先研究，2006年进入正式研制阶段,2015年完成全部研制工作，2016年即将首飞。12年磨一剑，发动机成功首飞标志着我国已全面掌握了高性能氢氧膨胀循环发动机技术，有力提升了我国低温发动机设计、生产和试验能力，带动了我国材料工艺、发动机仿真技术等方面的发展，为后续研制更大推力和更高性能膨胀循环氢氧发动机奠定了基础。
