此外,由于液氧甲烷比冲介于液氢液氧与液氧煤油之间,使之具有较高的性价比。密度比液氢大,同等质量燃料需求体积降低,储箱体积相对较小。甲烷来源广泛、供应充足、成本低廉。“如果每一次太空运输成本得不到有效控制,那想要长远发展就不容易了。”型号调度张强说。
液氧甲烷发动机综合了氢氧发动机和液氧煤油发动机的优点,具有很强的竞争力,是未来航天动力的重要发展方向之一。拥有如此多的优点,液氧甲烷发动机成为了国内外航天动力界的“香饽饽”。从上世纪80年代开始,中国、美国、俄罗斯等多个国家都在开展液氧甲烷发动机的研究工作。在国外,已经有猛禽发动机、BE-4发动机以及普罗米修斯发动机。国内一些商业航天公司也在马不停蹄地开展着甲烷发动机设计、试验等各项工作。
澎湃新闻了解到,在“十一五”“十二五”期间,六院北京11所利用50吨级氢氧发动机的技术基础和研究平台,开展了重复使用60吨级液氧甲烷发动机技术研究,完成单台发动机13次累计2103秒重复使用试验验证,液氧甲烷发动机重复使用关键技术取得全面突破。
为满足更高性能要求,以环保、重复使用、低成本、提升性能、丰富功能为目标,北京11所开始全新研制一款液氧甲烷发动机,即80吨级液氧甲烷发动机。发动机性能和功能均有显著突破,地面推力80吨,具备3-4次点火起动能力,可实现自主状态监控与故障诊断,可作为天地往返运输系统、可重复使用运载器及低成本一次性运载火箭的动力装置,应用前景广阔。
从2020年正式开始研制80吨级液氧甲烷发动机,试验队伍实现了发动机从零开始诞生的过程,经历了设计、评审、制造、组件试验等各个阶段,计划于年底进行全系统试验。“我们已经完成了发动机发生器与调节阀联合试验、缩比推力室试验等热试验200多次,累计1000余秒。”张强介绍,“我们研制团队都信心饱满,虽然加班是常态,但是大家都干劲十足,期待发动机尽快将飞行器送上天去。”