YF-77火箭發動機

YF-77火箭發動機是中國航天推進技術研究院（中國航天科技集團公司第六研究院）為新一代大運載火箭長征五號芯一級研製的燃氣發生器循環大推力氫氧發動機。採用雙渦輪分別驅動液氫泵和液氧泵工作方式，具有混合比和推力調節功能，以提高火箭運載能力。發動機於2001年立項研製，歷經十年艱苦攻關，發動機關鍵技術全部突破。YF-77火箭發動機將與YF-100液氧煤油火箭發動機一同成為我國新一代運載火箭的主要動力，並有可能被用於中國未來的重型運載火箭上面級。

基本介紹

• 中文名：YF-77火箭發動機
• 屬性：燃氣發生器循環氫氧發動機
• 研製單位：中國航天推進技術研究院
• 立項時間：2001年12月
• 最大推力：510KN（地面）/700KN（真空）
• 比沖(m/s)：3040（地面）/4178（真空）

研製原因

為了追趕世界先進水平，中國開始大推力氫氧發動機的研製工作。

隨著空間技術和空間套用的發展，中國著手論證新一代運載火箭方案，逐步確立了具有“一個系列，兩種發動機，三個模組”特點的新一代運載火箭方案，大推力氫氧發動機YF-77便是兩種發動機中的一種。

為了順中國應空間技術和空間套用的發展，為長征五號芯一級研製的YF-77火箭發動機於2001年開始立項研製。

結構性能

結構

YF-77採用燃氣發生器循環，雙渦輪分別驅動液氫泵和液氧泵工作方式。（詳情請參閱燃氣發生器循環條目）

性能

項目	數值
地面推力(KN)	509.6
地面比沖(m/s)	3040
真空推力(KN)	699.5或673
真空比沖	4178m/s或438s
液氫流量(kg/s)	25.8
液氧流量(kg/s)	141.8
混合比	5.5或5.45（可調節）
推力室出口直徑(m)	1.446

YF-77具有混合比和推力調節功能，以提高火箭運載能力。

技術特點

YF-77作為氫氧發動機，和其他常規發動機相比有以下特點：

1、高能，單位質量的液氧液氫反應放出的能量高於一般火箭推進劑；

2、零污染，氫氧燃燒產生的唯一物質是水，和推進劑一樣都不是有毒有害物質；

3、推進劑超低溫，液氫的沸點為-252℃，這樣的低溫給發動機工作帶來挑戰；

YF-77還有其它的特點：

4、大推力，是中國推力最大的氫氧火箭發動機。

產品套用

YF-77將被用於長征五號火箭5米直徑芯一級模組。芯一級模組包含兩台YF-77發動機，發動機雙擺。

長征五號芯級模組

帶有芯一級模組的CZ-5B

伴隨芯一級模組，YF-100將會被用於長征五號系列的所有火箭（構型A到F）。（詳情請參閱長征五號詞條）

研發歷程

研製歷史

作為新一代運載火箭芯級的液氫液氧發動機可算得上白手起家了。中國研究氫氧發動機開展得很早，1970年就開始第一台氫氧發動機YF-70的研製，但是由於基礎工業落後和低溫氫氧發動機的高難度，發展道路艱辛無比。真空推力約8噸的YF-75氫氧發動機是長征三號甲、乙、丙迄今為止的唯一可選的氫氧發動機。1994年2月3日日本H-II火箭首發射成功，標誌著LE-7大推力氫氧發動機開始投入使用。為了追趕世界先進水平，上世紀90年代中國開始大推力氫氧發動機的研製工作，在縮比試驗階段也試圖使用LE-7發動機一樣的高壓補燃循環（即分級燃燒循環）方式，當時規劃的分級燃燒循環大推力氫氧發動機代號YF-78。此後不清楚是技術難度太大，還是歐空局火神和美國RS-68發動機採用燃氣發生器循環的影響，中國大推力氫氧發動機最終採用了燃氣發生器循環設計，地面推力50多噸，代號YF-77，於2001年正式立項。

2001年12月大推力氫氧發動機研製立項獲得批覆，發動機關鍵技術攻關全面展開。

但是2007年卻遭遇了國內外罕見的重大技術障礙，先後四次試車結果不理想，直接影響到整個研製進展。研製人員在發動機推力室從強度分析、振動分析，以及產品結構設計等方面上進行了改進，效果不理想後又改用“一大四小”的改進方案：使用隔板噴嘴，改進推力室結構，提高面板連線強度。終於在2009年12月，發動機轉入試樣研製階段，這標誌著中國氫氧發動機的設計、生產、試驗技術步入了新台階。

試車記錄

時間	研製階段	試車時長（s）	備註
2004年6月18日			首次全系統試車
2005年1月5日	初樣	50	首次滿工況整機熱試車
2006年1月15日	初樣	200
2006年8月3日		500
2007年11月8日		500
2008年5月20日		500
2008年12月4日		500
2009年6月30日		500
2009年7月21日		500	極限工況
2009年10月26日			大噴管搖擺狀態，首次全特性、全形度搖擺熱試車；累計8676秒
2009年11月		500
2009年12月	試樣	500	2009年第9次長程試驗，全系統大噴管長程試驗
2012年5月16日	試樣	520	此次試車為確定發動機首飛技術狀態奠定了基礎
2012年8月17日		500	標誌著長征五號火箭首飛發動技術狀態已經確定
2019年8月12日		200	更換了新氧泵的YF-77試車
2019年8月14日		500	更換了新氧泵的YF-77試車，原本出現的裂紋已消失，數據正常，為長征五號的復飛奠定基礎

歷經十年艱苦攻關，至2012年8月17日，YF-77發動機關鍵技術全部突破，累計試車22000秒。

研製意義

研製YF-77不但實現了我國氫氧發動機推力由8噸到70噸（真空）的跨越，而且有力推動了材料工藝、低溫工程、氫能利用等相關領域的科技創新和技術進步。

總結

YF-77發動機在技術距離世界先進水平較遠。

從推力上說，YF-77可以說是世界新一代運載火箭氫氧發動機中推力最小的型號，不僅無法與德爾塔 IV火箭RS-68發動機的 344噸真空推力相比，也遠低於阿里安5上火神2發動機的137噸真空推力和日本H-IIA/B火箭上LE-7A的112噸真空推力。

在氫氧發動機的比沖上，YF-77發動機偏低。美國的RS-68發動機針對大氣層內飛行環境做了最佳化，地面比沖高達359秒接近了太空梭主發動機(SSME)的水平。日本的LE-7A發動機採用分級燃燒循環，在比衝上天然的對燃氣發生器循環有優勢，真空比沖442秒。