本文源自微信公眾號“科工力量”，作者高天偉，原標(biāo)題為《進(jìn)擊的龍吟 - 我國商用火箭發(fā)動機盤點與簡評》

航天事業(yè)的騰飛，動力系統(tǒng)是核心基石。

運載火箭是當(dāng)前及未來可預(yù)見時期內(nèi)人類進(jìn)入太空的唯一工具，而發(fā)動機則是運載火箭的動力核心。因此，發(fā)動機的研發(fā)與生產(chǎn)水平，直接決定了國家開發(fā)和利用太空能力的上限。

自2014年我國向社會力量開放航天業(yè)務(wù)以來，商業(yè)航天發(fā)展步伐逐步加快，行業(yè)重要性日益凸顯。“商業(yè)航天”在2024年和2025年連續(xù)兩年被寫入全國兩會政府工作報告；2026年，“十五五”規(guī)劃綱要更是將航空航天列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

在國家政策引導(dǎo)與市場需求的雙重推動下，近年來我國部分國有及民營企業(yè)紛紛開展商用液體火箭發(fā)動機的研制工作，并取得了一定成果。這些產(chǎn)品以重復(fù)使用為功能導(dǎo)向，以清潔燃料為顯著特征，以供應(yīng)鏈社會化為主要降本手段，致力于成為國產(chǎn)新一代商用運載火箭的“心臟”。

截至目前，這些發(fā)動機的性能與研發(fā)進(jìn)度究竟如何？從產(chǎn)業(yè)視角又該如何評價？本文將對此展開簡要探討。

背景概述：火箭發(fā)動機的結(jié)構(gòu)與分類

火箭發(fā)動機經(jīng)過極度簡化后，主要由燃料泵和推力室兩部分構(gòu)成。

燃料泵將貯箱中的氧化劑（如液氧）和還原劑（如煤油、液態(tài)甲烷、液氫）輸送至推力室。氧化劑與還原劑在推力室內(nèi)發(fā)生劇烈燃燒，從而產(chǎn)生推力。絕大多數(shù)火箭發(fā)動機的燃料泵由小型渦輪發(fā)動機驅(qū)動，這一過程也會消耗部分燃料。

基于燃料泵與推力室的不同組合方式，常見的商用火箭發(fā)動機可分為以下幾類：

開式循環(huán)：燃料泵與推力室各自獨立工作，泵的尾氣直接排放。這類發(fā)動機結(jié)構(gòu)簡單，研制難度較低，且能實現(xiàn)較大推力，是國內(nèi)外新興航天企業(yè)的入門優(yōu)選產(chǎn)品；不過，其缺點在于為降低燃?xì)鉁囟纫员Ｗo(hù)渦輪，燃料泵通常處于富燃工況，會浪費部分燃料，影響發(fā)動機整體效率。

高壓補燃循環(huán)：將泵的排氣引入推力室再次燃燒。這種方式燃料利用更充分，但研制難度也有所提升。

全流量補燃循環(huán)：是高壓補燃循環(huán)的升級版本，為氧化劑和還原劑分別配備不同的燃料泵，氧化劑泵進(jìn)行富氧燃燒，還原劑泵進(jìn)行富燃燃燒。這種組合能實現(xiàn)更精細(xì)的控制，理論效率上限最高，但研制難度也最大。目前，全球僅有美國SpaceX的猛禽發(fā)動機完成過完整飛行試驗。

電泵循環(huán)：燃料泵改為電力驅(qū)動。這類發(fā)動機結(jié)構(gòu)簡單、易于控制、成本較低，但存在電池死重問題，且受限于電池能量密度，目前總推力僅能達(dá)到10噸左右，僅適用于小型火箭。

此外，還有部分型號混合采用多種循環(huán)方式，在此不再詳細(xì)展開。

盤點：東方龍吟，我國商用火箭發(fā)動機陣列

據(jù)初步統(tǒng)計，目前我國已有至少36款商用火箭發(fā)動機進(jìn)入實質(zhì)性研發(fā)或交付使用階段。這些發(fā)動機一部分由火箭公司自主研制作為動力配套，另一部分則由專業(yè)航天動力企業(yè)開發(fā)并對外銷售。

36款發(fā)動機的匯總情況如下：

評析：在磨礪中穩(wěn)步前行

上述匯總表體現(xiàn)出我國商用火箭發(fā)動機的幾個特點：

一、數(shù)量豐富、種類齊全，為商業(yè)航天發(fā)展筑牢動力根基

表中列出的36款發(fā)動機，推力范圍從數(shù)噸延伸至數(shù)百噸，足以適配當(dāng)前所有類型的運載火箭——從運力幾百千克的小型火箭，到運力超百噸的重型火箭；燃料路線上，煤油和甲烷這兩種國際主流燃料均有應(yīng)用；發(fā)動機結(jié)構(gòu)方面，開式循環(huán)、高壓補燃循環(huán)、全流量補燃循環(huán)、電泵等循環(huán)方式均有涉及。

這種全面覆蓋的格局，為下游運載火箭提供了充足的配套選擇，也保障了全行業(yè)大規(guī)模進(jìn)入太空的能力——動力企業(yè)眾多、技術(shù)路徑多樣，終將篩選出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

截至目前，推力百噸級發(fā)動機已投入使用，推力超200噸的大推力發(fā)動機已開展全系統(tǒng)試車。我國商用發(fā)動機水平僅次于美國，穩(wěn)居世界第二，大幅領(lǐng)先于其他國家。

圖：位于廣州的中科宇航液態(tài)動力系統(tǒng)試驗中心。近年來，為加快試驗與交付進(jìn)度，我國眾多新興航天企業(yè)紛紛自建或共建發(fā)動機試車臺。

Space Day of China

二、參數(shù)“扎堆”現(xiàn)象顯著，后期需警惕部分產(chǎn)能過剩

我國商用航天發(fā)動機雖型號眾多，但參數(shù)指標(biāo)并非均勻分布，存在一定的“扎堆”現(xiàn)象。以關(guān)鍵的推力指標(biāo)為例，四分之三的發(fā)動機集中在0-120噸區(qū)間，對應(yīng)火箭入軌運力在20噸以內(nèi)。

推力較小的發(fā)動機研制難度較低。考慮到我國多數(shù)企業(yè)剛涉足這一領(lǐng)域，選擇相對保守的研發(fā)方向也在情理之中。但市場變化迅速，以美國為例，當(dāng)前主力運載工具是入軌載荷約20噸的獵鷹9號，而未來3年左右，新格倫、星艦等運力超50噸的大型火箭將逐漸成為主流。

為應(yīng)對這一趨勢，我國也迫切需要更強大的運載工具。在此背景下，大推力發(fā)動機將更受市場與政策青睞，屆時推力百噸以內(nèi)的產(chǎn)品可能面臨數(shù)量過剩問題。

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三、產(chǎn)品需經(jīng)充分實踐檢驗

我國雖擁有眾多發(fā)動機型號，但配套火箭中僅有少數(shù)通過了飛行試驗。部分發(fā)動機歷經(jīng)4、5年仍處于研制階段。這表明動力業(yè)務(wù)的發(fā)展壯大，離不開下游火箭及更下游的衛(wèi)星、應(yīng)用等環(huán)節(jié)的牽引，同時也意味著我國發(fā)動機產(chǎn)品集群尚未接受全面考驗，其真實性能有待驗證。

圖：試車中的星際榮耀焦點二號發(fā)動機。發(fā)動機從研制到首飛，通常需經(jīng)歷累計數(shù)萬秒的試車過程。

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建議：技術(shù)、資源與市場三位一體統(tǒng)籌研發(fā)

商業(yè)航天與傳統(tǒng)航天的一大區(qū)別在于，研制方不僅要解決技術(shù)難題，還需實現(xiàn)營收以自我造血，而這一切都不能脫離自身資源（資金、人才、時間、政策等）。商用發(fā)動機研制亦是如此。

除前文提及的潛在薄弱環(huán)節(jié)外，本次梳理還發(fā)現(xiàn)，若發(fā)動機研制企業(yè)資金與人才資源雄厚，且型號擁有明確且實力強勁的火箭客戶（無論內(nèi)部還是外部），其產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)度與性能表現(xiàn)通常更為理想。

因此，商用火箭發(fā)動機研制必須摒棄傳統(tǒng)體制內(nèi)“技術(shù)至上”的思路，堅持技術(shù)、資源與市場三位一體統(tǒng)籌考量，以長期主義的耐心，方能在行業(yè)磨礪中脫穎而出。