大推力液氧甲烷火箭发动机技术研究进展

doi:10.7527/S1000-6893.2024.29690

Abstract

Abstract:

Liquid oxygen and methane， with its many advantages such as having rich sources and low temperature of combustion， exhibiting good cooling performance， and being hard to coke with little carbon accumulation， has broad application prospects in reusable engines， making high-performance and high thrust liquid oxygen methane rocket engines a hot research direction for major aerospace tasks such as deep space exploration in the future. The performance parameters of liquid oxygen methane， liquid oxygen kerosene， and liquid oxygen liquid hydrogen propellants are calculated and compared， and results show that high thrust liquid oxygen methane rocket engines are superior in reusable primary propulsion engines. This paper summarizes the development process of high thrust liquid oxygen methane rocket engines at home and abroad， and introduces the six key technologies involved in the development of high thrust liquid oxygen methane rocket engines and the development progress of various technologies in China. Correspondingly， the main problems that urgently need to be solved in the development of high thrust liquid oxygen methane rocket engines in China are identified. The future engineering applications of reusable high thrust liquid oxygen methane rocket engines in China are discussed.

Key words: liquid oxygen methane rocket engine, high thrust, high performance, reusable, deep space exploration

CLC Number:

V434

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特性参数	液氧甲烷	液氧煤油	液氧液氢
混合比	3.5	2.74	6.0
室压/MPa	25	25	25
喷管面积比	30	30	30
推进剂密度比冲/（10⁶kg·m^-2·s^-1）	2.797	3.40	2.561
推力室理论比冲/s	345	335	415.4

参数	富氧补燃循环	富燃补燃循环	全流量补燃循环
推力室压力/MPa	20.1	13.4	25
理论海平面比冲/s	320	302	327
富燃发生器压力/MPa		34.8	46.1
富燃发生器混合比		0.310	0.35
富燃发生器温度/K		911	909
富氧发生器压力/MPa	48.7		47.2
富氧发生器混合比	50.0		61.5
富氧发生器温度/K	842		699

发动机	室压/MPa	海平面推力/t	比冲/s
Raptor V1.0	25	185	330
Raptor V2.0	30	230	327
Raptor V3.0	35	269

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Research progress in high thrust liquid oxygen methane rocket engine technology

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