商業(yè)航天領(lǐng)域,烏克蘭危機(jī)引發(fā)的美俄政治交惡進(jìn)一步發(fā)酵為美國和俄羅斯航天企業(yè)間的 “ RD-180 發(fā)動機(jī)”風(fēng)波。在此背景下,美國 ULA 公司積極探索可替代 RD-180 的發(fā)動機(jī),其選擇包括航空噴氣 - 洛克達(dá)因公司的 AR-1 液氧/煤油發(fā)動機(jī) (見圖2 )和 BlueOrigin 公司 的 BE-4 液氧/甲烷 發(fā) 動機(jī)(見圖 3 ), Vulcan 火箭方案的正式發(fā)布無疑會極大地推動這一進(jìn)程;在 2018 年 9 月, BE-4 成功勝出,AR-1 的研制也仍在進(jìn)行。安塔瑞斯火箭的失利(2014 年 10 月 28 日)迫使 Orbital/ ATK 公司努力尋找 AJ26-62 發(fā)動機(jī) (見圖 4 )的替代品,配備 RD-181 發(fā) 動 機(jī) 的 新 安 塔 瑞 斯 在 2018 年 成 功 首 飛;Falcon 火箭的低成本進(jìn)一步降低了商業(yè)航天的門檻,大范圍推力可調(diào)的開式循環(huán) Merlin 液氧/煤油發(fā)動機(jī) (見圖 5 )再次成為業(yè)界焦點, FalconHeavy 的首飛成功無疑將 Merlin 發(fā)動機(jī)推向了極致; BE-3 液氫/液氧發(fā)動機(jī)的飛行驗證成功 (2015 年 5 月 4 日)展示了商業(yè)航天對動力系統(tǒng)的巨大推動作用;米諾陶 V 運(yùn)載火箭的首飛成功 (2013 年 9 月 7 日)進(jìn)一步表明便于模塊化組合、低成本發(fā)射和提供進(jìn)入空間快速響應(yīng)能力是固體發(fā)動機(jī)與生俱來的優(yōu)點,并且極富吸引力。
航天動力系統(tǒng)的發(fā)展直接決定著我國航天運(yùn)輸體系的構(gòu)建和進(jìn)出空間的能力。本文總結(jié)了美國、俄羅斯、歐洲、日本、印度等航天大國和相關(guān)組織的航天動力系統(tǒng)發(fā)展趨勢,深入分析了相關(guān)啟示意義;并根據(jù)我國航天運(yùn)輸系統(tǒng)未來發(fā)展需求,提出我國的航天動力系統(tǒng)的需求方向;結(jié)合我國航天運(yùn)輸系統(tǒng)體系規(guī)劃和具體國情,進(jìn)一步闡述對我國航天動力系統(tǒng)發(fā)展的思考。
本文摘自《宇航總體技術(shù)》2019年第1期。作者:陳士強(qiáng),黃輝,邵業(yè)濤,黃兵;單位:北京宇航系統(tǒng)工程研究所。