观点 | 俄罗斯火箭发动机,进军中国市场只是白日梦!

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作者 | 空天松鼠

审校 | 李刚

近日，俄罗斯总统普京来京参加“一带一路”会议，在访华行程结束前的新闻发布会上，再次提到向中国供应俄制火箭发动机的事项，又一次带动了“中国是否引进俄罗斯火箭发动机”的讨论热潮。

俄罗斯向美国提供了RD-180和RD-181两种液氧煤油火箭发动机，其中RD-180是一种单泵双燃烧室发动机，地面起飞推力约390吨，依靠26.7兆帕的高燃烧室压力，真空比冲为338秒，地面比冲也达到311秒，堪称液氧煤油发动机的巅峰之作。俄罗斯媒体称中国对RD-180发动机同样很感兴趣，那么中国真的会引进俄罗斯的火箭发动机么？



俄罗斯RD-180发动机

正方：引进的理由

中国现代火箭工业带有浓厚的苏联血统，我们的第一种弹道导弹东风一号是根据苏制P-2弹道导弹仿制而来，东风二号和东风三号导弹的发动机也与苏联有着千丝万缕的关系，东风五号导弹的发动机则完全由中国自行研制。中国航天以东风五号洲际导弹为基础，衍生出了长征运载火箭家族，无论是发射各类轨道的卫星，还是发射神舟飞船或是嫦娥系列月球探测器，老一代长征火箭都出色地完成了任务，显示了中国液体火箭发动机的可靠性。

2015年到2017年新一代长征火箭陆续首飞成功，它们使用中国航天研制的新一代液体火箭发动机，包括使用液氧煤油推进剂的YF-100、YF-115发动机和使用液氧液氢发动机的YF-77和YF-75D发动机。新一代液体火箭发动机具有高性能、高可靠性和环保无污染等特点，将支持中国航天走得更高更远。我国自主研发两代液体火箭发动机之后，为什么“引进俄罗斯火箭发动机”的话题又被炒得沸沸扬扬呢？

空穴来风自然事出有因，如果中国航天只是满足于现有的长征五号和长征七号大型运载火箭，那么引进俄罗斯RD-180火箭发动机的确没什么价值。但中国航天还计划研制重型运载火箭，推动载人登月和深空探测的立项，这就需要新的火箭发动机了。



长征火箭型谱

原因不难分析。   

现有的YF-100发动机虽然在新一代长征火箭的首飞中得以验证了可靠性，但推力并不能令人满意——作为一台120吨地面推力的液体火箭发动机，长征七号要使用6台，长征五号要使用8台，而长征五号火箭的近地轨道运载能力只有25吨，要研制类似美国土星五号和SLS的百吨级运载能力的重型火箭，YF-100实在难堪重负。要知道，即使是以并联30台发动机著称的苏联N-1重型火箭，其所使用的NK-15液氧煤油发动机的地面推力，也比YF-100高了一大截。



YF100发动机

那么是否能够“以量取胜”？对于没有完善可靠性冗余设计的火箭来说，并联的火箭发动机越多，火箭整体的可靠性就越差。即使是N-1这样考虑备份和冗余的火箭，由于早期检测和控制技术不足，仍然在连续四次发射失败后寿终正寝。我们中国规划的重型火箭需要吸取前车之鉴的教训，使用推力更大的火箭发动机。



拥有30台发动机并联的前苏联N-1火箭

然而，大推力液体火箭发动机的研制非一日之功。我国的YF-100发动机虽然推力较小，但从2000年发动机正式立项到2015年长征六号首飞，经过了长达15年的时间。至于超大推力的液体火箭发动机，更是耗资巨大、研制周期特别长的项目。

以苏联为例，超大推力的RD-170高压补燃液氧煤油发动机的研制耗费了十几年时间，累计进行了约10万秒时间的热试车，千锤百炼研制成功后用于天顶号火箭和能源号火箭，并从单泵四室的RD-170衍生出单泵双室的RD-180、单泵单室的RD-191和RD-181等发动机，奠定了今日俄罗斯液氧煤油火箭发动机称雄于世的基础。

重型火箭需要重量级的大推力火箭发动机，即使我国不研制RD-170那样800吨推力的巨无霸，未来的长征九号重型火箭也至少需要400吨推力的RD-180级别的发动机——这样的大推力液体火箭发动机的研制难度和研制开支都将高得惊人。

俄罗斯人正是看到了这一潜在市场，几年来一直明里暗里地向中国航天推销自己的RD-180火箭发动机——俄罗斯媒体不断表示，中国有意采购俄火箭发动机，用于制造未来的重型运载火箭，并称双方正在就俄罗斯对华供应火箭发动机的问题进行谈判；而此次更是由总统普京亲自“推销”，大有“舍我其谁”的架势。

反方：然而……

遗憾的是，俄罗斯人恐怕要失望了。虽然目前中国的大推力液体火箭发动机尚未通过国家立项，但前期预研工作一直在紧锣密鼓地进行。中国计划自行研制生产500吨级单泵双燃烧室的高压补燃液氧煤油发动机，它的地面推力比俄罗斯的RD-180大了约1/4，设计比冲和推重比相近，是未来中国长征九号重型运载火箭的首选动力。

根据《中国航天报》的官方报道：2015年8月，相关厂所开始大推力液氧煤油发动机的联动组件的生产；2016年8月，发动机进行了首次地面燃气发生器-涡轮泵联动试验，这是该型发动机研制的首个里程碑式的胜利；2017年5月，按计划将进行第二次联动试验，第二次发生器-涡轮泵联试工况更高，试车时间更长，下半年还将进行近于整机试车水平的第三次发生器-涡轮泵联试，为明年开始500吨推力液氧煤油发动机的整机试验奠定基础。



2016年8月，《中国航天报》相关报道



500吨发动机联试

但需要注意，大推力火箭发动机发生器-涡轮泵联试的成功并不等于整机热试车的成功，而整机热试车阶段仍需要花费至少数年时间，来测试发动机的各种状态，在这个过程中仍存在出现意外的可能，比如YF-100研制过程中，整机热试车就曾连续启动失败。因此在我国研制500吨级液氧煤油发动机的过程中，如果能够借鉴俄罗斯成熟可靠的RD-180发动机技术，对于加速研制工作是大有裨益的。

但是，俄罗斯人始终表示，只会对华出售火箭发动机产品，绝对不会出卖技术。同时俄方还表示可以实施联合项目，俄方贡献火箭发动机和载人航天飞行经验，而中国投入资源。

毫无疑问，中俄双方的基本立场相差太大，中国希望直接购买火箭发动机技术以供参考，而俄罗斯不仅拒绝出售技术，还想拉到中国的投资，以维持自身的研制和生产线。如果双方立场没有实质性的改变，那么无论俄罗斯媒体、甚至普京总统态度如何积极，俄制RD-180发动机恐怕都难以进入中国市场。

花絮：RD

-180的尴尬处境

花絮：RD-180的尴尬处境

花絮：RD-180的尴尬处境

花絮：D-180的尴尬处境

花絮：RD-180的尴尬处境

事实上，RD-180发动机性能虽好，但它的前景却相当不妙。



安装在美国Atlas V火箭上的RD-180发动机

上个世纪，美国联合发射联盟（ULA）选中RD-180发动机作为Atlas V火箭的主发动机，并和俄罗斯动力机械科研生产联合体签订合同，以约10亿美元的固定价格采购101台RD-180发动机。Atlas V火箭十几年来发射表现十分出色，但2014年乌克兰危机后，美国国内对Atlas V火箭使用俄制发动机颇有微词；同时，联合发射联盟本身也面临太空探索技术公司（SpaceX）越来越激烈的竞争，不得不开始研制新型运载火箭——火神。而火神火箭将使用蓝色起源公司研制的BE-4液氧甲烷发动机，换句话说，RD-180的美国市场即将关闭，而俄罗斯国内的运载火箭却没有使用RD-180发动机的计划。若不能打开新的市场，RD-180发动机就只能面临停产的结局。

综上所述，对中国航天来说，RD-180发动机只是一个参考借鉴的对象，双方需求上的不对等导致无法达成交易的局面，是俄罗斯积极鼓吹、迫切地要向中国出售俄制火箭发动机的根本原因。可以说，理论上，除非中国500吨级推力火箭发动机的研制难以为继，否则，俄罗斯火箭发动机进军中国市场，只能是可望而不可及的白日梦罢了。





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