【500tf级液氧煤油高压补燃发动机研制进展】500tf级液氧煤油高压补燃发动机是我国下一代航天主动力，将大幅提升我国航天动力的技术水平，为我国航天发展提供强大动力。发动机采用高压补燃循环系统、泵后摇摆和双推力室方案,具有无毒环保、高性能、高可靠、推力和混合比可调节、使用维护便捷等特点,发动机研制需突破分级启动、健康管理、泵后摇摆、大功率高效涡轮泵、高压大流量高性能燃烧组件、高压大流量调节组件及低温阀门、发动机新工艺与热试验等多项关键技术。目前已完成发动机的方案设计和生产，开展了大量试验验证，完成半系统试车和首台整机装配,关键技术取得重大突破，为发动机后续工程研制奠定了基础。

20世纪70年代至今，我国75tf级推力的YF-20系列四氧化二氮/偏二甲肼发动机作为金牌动力，完成了400余次的发射任务，实现了我国载人航天的伟大梦想，支撑了我国航天大国的地位。我国在20世纪80年代后期开始论证新一代航天运载器及其发动机，目前推力120 tf级的YF-100和18tf级的YF-115液氧煤油发动机研制成功，2015年以来已陆续用于新一代CZ-5、CZ-6和CZ-7系列运载火箭，推动我国从航天大国向航天强国迈进。

根据航天发展的需求，近年来我国在重型运载火箭及其动力系统的论证与研究的过程中，提出研制500tf级液氧煤油发动机作为一级主动力。该发动机的研制将大幅提升我国航天动力的技术水平，为我国航天发展提供强大动力。

根据我国重型运载火箭动力需求和液体动力技术的发展需要，基于现有研制基础，充分考虑有效控制研制风险，提出了我国500 tf级液氧煤油发动机技术方案。为实现高比冲要求，采用高压补燃循环系统；为改善启动品质、实现起飞前故障检测，采用分级启动方案；为实现提高推重比、减小摇摆力矩,采用泵后摇摆方案；为控制研制难度和风险，采用双推力室方案；为提高火箭性能,满足动力重构、重复使用等潜在需求,采用故障诊断、大范围推力和混合比调节方案。

发动机主要组件包括推力室、燃气发生器、涡轮泵、氧化剂预压涡轮泵、燃料预压涡轮泵、推力调节器、混合比调节器、液氧主阀、推力室燃料主阀和发生器燃料阀等。发动机气液系统原理见图1，总装结构见图2，主要参数见表1。

发动机主要特点如下:
1)性能高。由于采用先进的补燃循环方案，发动机推进剂的化学能得到充分释放，比冲性能比开式循环发动机提高10以上；相比我国现有最大推力的120 tf级发动机，随着燃烧室压力进一步提高，发动机具有更高的比冲性能。
2)可靠性高。发动机在起飞前和飞行过程中均可进行故障检测，有利于提高火箭发射和飞行可靠性；发动机采用性能更高的新材料，采取了关键部位局部冷却、余度控制和关机冗余等提升可靠性的措施。
3)推力和混合比可大范围调节。通过发动机推力和混合比调节，可以降低火箭的飞行过载、气动载荷和后效冲量，减少剩余推进剂，优化火箭飞行弹道，有效提高火箭的性能。
4)便于实现推力矢量控制。采用先进的泵后摇摆技术,摇摆力矩小；发动机具有双向、单向摇摆功能，兼容性好，且可对两推力室分别进行摇摆控制,便于运载火箭使用。
5)使用维护便捷。可为运载火箭的伺服机构或发电装置提供高压煤油作为动力，便于火箭方案优化；可设置换热装置用于加热贮箱增压工质。具备发动机转运、交付过程和终止发射的快速处理能力。
6)具有重复使用潜力。在关键组件的方案和发动机总体拓展方案设计过程中考虑了重复使用需求。

随着我国500 tf级液氧煤油发动机关键技术的突破，目前已完成发动机方案论证与设计，开展了组件生产与试验，完成半系统试车和发动机整机装配。

500 tf级液氧煤油高压补燃发动机是我国下一代航天主动力，高性能、高可靠、使用维护便捷等优点和重复使用潜力。目前已完成发动机设计、生产，以及大量研究性试验和改进优化，取得了全工况半系统试车和首台发动机整机等标志性进展，关键技术取得重大突破，为发动机后续研制奠定了基础。

参考文献： 李斌,陈晖,马冬英,高玉闪.500 tf级液氧煤油高压补燃发动机研制进展[J].火箭推进,2022,48(02):1-10.