液體火箭是以液體火箭發(fā)動機作動力裝置的火箭。一般由動力裝置、箭體結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)等部件組成。有單級火箭和多級火箭兩種。液體火箭主要用作航天運載工具和導(dǎo)彈核武器的推進部分。美國“土星” 5號多級火箭，長約111米，直徑10米，總推力達33350千牛， 運載能力達127噸，作為航天運載工具已先后把12名航天員送上月球。液體火箭加上彈頭即構(gòu)成武器，一種是無控火控火箭武器，另一種為有控火箭武器，即“導(dǎo)彈”。

液體火箭的動力裝置系統(tǒng)主要由推進劑輸送和增壓系統(tǒng)及液體火箭發(fā)動機兩大部分組成。 推進劑輸送和增壓系統(tǒng)是保證液體火箭發(fā)動機可靠工作的重要系統(tǒng)。

航天學(xué)誕生和發(fā)展的一個重要特點是理論先行。從20世紀(jì)初航天學(xué)理論的出現(xiàn)到人造衛(wèi)星發(fā)射成功，只經(jīng)歷了短短的50年?？梢哉f，航天學(xué)理論的率先建立大大加速了航天時代的來臨。在航天學(xué)理論和火箭運動理論建立的過程中，活躍著一批有卓越成就的航天先驅(qū)者。在理論方面最著名的是俄國的齊奧爾科夫斯基、美國的羅伯特·戈達德和德國的赫爾曼·奧伯特。利用火箭實現(xiàn)太空飛行的設(shè)想和理論是俄國航天先驅(qū)者齊奧爾科夫斯基首先明確闡述的。

1896年，他開始從理論上研究星際航行問題，進一步明確了只有火箭才能達到這個目的。1897年，齊奧爾科夫斯基推導(dǎo)出了著名的火箭運動方程式。齊奧爾科夫斯基首先研究的問題是太空飛行用的運載工具。他認(rèn)為，在宇宙空間沒有空氣的情況下，唯一能夠使用的運輸工具是火箭。齊奧爾科夫斯基經(jīng)過幾年潛心研究，于1898年完成了航天學(xué)經(jīng)典論文《利用噴氣工具研究宇宙空間》，但這篇論文直到1903年才在莫斯科的《科學(xué)評論》上發(fā)表。接著，齊奧爾科夫斯基又在《航空報告》上發(fā)表了多篇關(guān)于火箭理論和太空飛行的論文。這些出色的著作較為系統(tǒng)地建立起了火箭運動和航天學(xué)的理論基礎(chǔ)。 [2]

9月14日電 (記者 張一辰)記者14日從中國航天科技集團六院西安航天動力研究所獲悉，由該所自主研制的某型液氧煤油發(fā)動機實現(xiàn)重復(fù)飛行試驗驗證，此舉首次實現(xiàn)了中國液體火箭動力的重復(fù)使用。

液體火箭發(fā)動機作為航天運載器的主要動力裝置，具有性能高、任務(wù)適應(yīng)強、技術(shù)難度大、研制周期長等特點，也是航天運載器最復(fù)雜的產(chǎn)品之一，因此其可重復(fù)使用成為實現(xiàn)航天運載器重復(fù)使用必須突破的關(guān)鍵技術(shù)之一。

液氧煤油發(fā)動機是中國新一代運載火箭的主要動力裝置，具有高性能、大推力、無毒無污染等優(yōu)點。該發(fā)動機從設(shè)計之初，部組件方案及總體布局按多次工作的要求開展論證，地面研制試驗實現(xiàn)了單臺發(fā)動機不下臺重復(fù)試車8次。

然而，可重復(fù)地面試車并不代表發(fā)動機能適應(yīng)可重復(fù)使用。液體火箭發(fā)動機可重復(fù)使用還需要突破多次起動、低入口壓力起動、大范圍推力調(diào)節(jié)、狀態(tài)評估檢測及健康管理、快速簡化處理、高溫組件結(jié)構(gòu)抗疲勞壽命評估及延壽、全任務(wù)剖面復(fù)雜力熱環(huán)境預(yù)示及控制等關(guān)鍵技術(shù)。

據(jù)介紹，通過本次試驗進一步驗證了發(fā)動機全任務(wù)剖面復(fù)雜力熱環(huán)境適應(yīng)性、飛行后回收重復(fù)使用的可行性，探索了液氧煤油發(fā)動機快速簡化處理方案、檢測維護及健康管理方案，初步建立了液體火箭發(fā)動機重復(fù)使用設(shè)計評估準(zhǔn)則，推動了重復(fù)使用航天運輸技術(shù)的發(fā)展和工程應(yīng)用。

液氧煤油發(fā)動機是我國新一代運載火箭的主要動力裝置，具有高性能、大推力、無毒無污染等優(yōu)點。該發(fā)動機從設(shè)計之初，部組件方案及總體布局按多次工作的要求開展論證，所有閥門均為可多次工作的氣動、電動、液動等工作形式，地面研制試驗實現(xiàn)了單臺發(fā)動機不下臺重復(fù)試車8次。

“十三五”期間，西安航天動力研究所預(yù)先開展了液氧煤油發(fā)動機重復(fù)使用關(guān)鍵技術(shù)研究，取得了大量理論和試驗研究成果，為液氧煤油發(fā)動機重復(fù)使用奠定了基礎(chǔ)。

由于天地工作環(huán)境的差異性及各種保障條件的限制，液氧煤油發(fā)動機飛行重復(fù)點火與地面試驗重復(fù)點火不能簡單劃等號，飛行力、熱等環(huán)境條件也更加惡劣，因此液氧煤油發(fā)動機重復(fù)使用需要攻克的關(guān)鍵技術(shù)難題更多，主要有以下幾個方面：

多次點火技術(shù)

目前，我國補燃循環(huán)液氧煤油發(fā)動機已在地面試驗實現(xiàn)了不間斷三次點火起動，摸索出了重復(fù)點火工作間的吹除處置和預(yù)冷方法。

大范圍變推力技術(shù)

要實現(xiàn)發(fā)動機的大范圍變推力，需設(shè)置調(diào)節(jié)元件和驅(qū)動機構(gòu)，同時對調(diào)節(jié)精度和調(diào)節(jié)速率有要求。另外，工作條件的大范圍變化對發(fā)動機推力室等熱力組件及渦輪泵等主要組件的工作適應(yīng)能力提出了很高要求。我國液氧煤油發(fā)動機具備無級推力調(diào)節(jié)能力，通過地面試車進行充分驗證，其中推力調(diào)節(jié)機構(gòu)和大范圍推力調(diào)節(jié)能力在新一代長征八號運載火箭上實現(xiàn)了飛行驗證。

力、熱防護技術(shù)

與一次性使用運載器相比，重復(fù)使用運載器不僅要求發(fā)動機在上升段工作，而且返回段也要再次點火工作用于運載器減速或著陸，特別是返回段的氣動力載荷條件、噴口反流熱流條件等更加苛刻，需要對發(fā)動機進行力、熱防護技術(shù)研究。某飛行器試驗的成功，初步驗證了液氧煤油發(fā)動機對重復(fù)使用飛行力、熱載荷條件及免維護防護措施的有效性。

重復(fù)使用狀態(tài)評估技術(shù)

國內(nèi)液體火箭發(fā)動機地面故障診斷系統(tǒng)在液氧煤油發(fā)動機研制試驗中應(yīng)用較早，技術(shù)成熟。2022年3月在新一代長征六號甲運載火箭上首次實現(xiàn)了飛行健康監(jiān)控系統(tǒng)的實戰(zhàn)應(yīng)用。通過液體動力健康診斷相關(guān)技術(shù)研究，液氧煤油發(fā)動機在試車或飛行后狀態(tài)評估技術(shù)方面也開展了大量研究工作。

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