YF-100

YF-100是中国航天推进技术研究院研发的一款120吨级液氧煤油火箭发动机。YF-100采用了自启分级燃烧循环技术,发动机混合比和推力均可调节,

历史
1970年代以来,中国航天所采用的长征系列运载火箭大量采用四氧化二氮和偏二甲肼作为推进剂。然而该组合具有剧毒和强腐蚀性,尽管采用该种推进剂的发动机相对成熟,但发动机推力难以增加,并且推进剂的诸多劣势限制了火箭性能的进一步提升。从1986年9月到1988年10月,研究团队进行了10次液氧与烃燃料的点火燃烧实验,确定了使用液氧煤油的路线。虽然RD-120所采用的分级燃烧循环技术难度极大,加上YF-100的高设计标准导致项目必须攻克一系列新材料及工艺,六院的研制人员依旧坚持使用该方案,认为:“这样就可以一步把我国火箭发动机研制落后世界水平十几年的差距赶过来。”1995年同年,针对液氧煤油发动机进行的工艺预研及攻关课题达到了130项。为了验证预研部件的可靠性,研究人员在1999年进行了100吨工况组合件联动实验,但实验因发生燃烧现象而以失败告终。项目在初期研发上遇到了许多问题:2001年,连续四次发动机试车均以失败告终,其中还连续两次发生了爆炸,甚至无法找到发动机残骸。发生中国航天历史上绝无仅有的失败后,外界对项目的可行性提出了质疑,研发单位因此面临了极大的压力。2005年,为YF-100建造的亚洲最大的液体火箭发动机试车台建成,同年发动机200秒试车成功。2006年7月3日,首次600秒长程试车获得了成功,随后在2007年11月完成了300秒摇摆整机试车。同年,发动机完成了飞行状态试车,然后在2010年完成了双机并联试车。2015年9月20日,使用YF-100GBI的长征六号首飞成功。研发团队在研发过程中攻克了80余项核心技术,获得了近20项专利授权。

2017年6月2日,采用泵后摆动技术的改进型号YF-100K试车成功,中国成为第二个掌握该技术的国家。2018年7月,为火箭上面级设计的高空型号YF-100M首次整机热试车成功。

2021年9月20日,随着搭载着天舟三号货运飞船的长征七号遥四运载火箭发射成功,YF-100发动机累计交付发射产品数量突破100台。

设计细节
YF-100是一款采用泵压式补燃循环的单推力室液体火箭发动机,推进剂为液氧煤油。随后,预燃室包含着氧化剂的排气和未点燃的燃料一起注入燃烧室,和大部分燃料一起再次燃烧(即补燃),从而充分利用燃料。

YF-100与传统的四氧化二氮和偏二甲肼发动机相比,采用的液氧煤油推进剂具有无毒和经济上的优势。液氧及煤油来源广泛,与特殊推进剂相比价格低廉。混合比可以在±10%区间调节,可以提高运载火箭的性能。采用泵后摆的改进型号YF-100K相对于YF-100采用的整体摆动而言,仅通过摆动喷管实现推力矢量,整体结构更加紧凑。同时,改进型增大了推力并简化了维护性能,缩小的体积也令并联更多发动机更加容易,从而进一步提升运载火箭运力。

型号
上展出的YF-100K发动机,采用泵后摆技术]]
现役型号
*YF-100F(STVC):用于长征五号助推器,长征七号助推器和长征八号助推器,该型号推力矢量控制为单摆。
*YF-100G(DTVC):用于长征七号第一级和长征八号第一级,该型号推力矢量控制为双摆。
*YF-100K:采用泵后摆技术的增推型号,其具备大范围连续变推力、长寿命高可靠等关键技术。
**YF-100K:双向摆动,1次点火能力。用于长征十二号的一子级和长征十号基本型的通用芯级(第一级、助推器)。。用于长征十号甲(长征十号乙)第一级发动机。

在研型号

  • YF-100M:YF-100K的高空型号,将用于长征十号的第二级。

参见

  • 长征五号系列火箭
  • 长征六号运载火箭
  • 长征七号运载火箭
  • 长征八号运载火箭
  • 长征十号系列火箭
  • YF-115 - 在YF-100基础上开发的上面级发动机。

参考资料

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