今年6月25日，中国航天科技集团公司六院研制的液氧煤油发动机，推举着中国新一代中型运载火箭“长征七号”从海南文昌腾空而起，火箭首次飞行获得圆满成功。这也是以液氧煤油发动机为动力的长征系列新型火箭的第二次成功发射。液氧煤油发动机到底有什么优点？研发背后又有着哪些艰辛？

成功研制液氧煤油发动机，实现从常规有毒到绿色无毒的巨大飞跃

2016年6月25日，我国新一代中型运载火箭“长征七号”，在海南文昌航天发射场点火升空，并将六类七项载荷成功送入预定轨道，拉开了我国载人航天工程空间实验室任务的序幕。

而此次，“长征七号”最大的亮点、最根本的变化还来自它的动力系统。“长征七号”全部采用了航天六院自主研制的新型环保无毒的液氧煤油发动机，一举将我国中型运载火箭低轨道的运载能力由8.6吨提高至13.5吨，达到国外同类火箭先进水平，也实现了我国火箭动力从常规有毒至绿色无毒的巨大跨越。

其实早在2015年9月，我国研制的120吨级和18吨级两种型号的液氧煤油发动机，首次发射是在新一代运载火箭“长征六号”上。作为长征六号火箭副总设计师的刘红军参与了当时的现场发射。

刘红军和陈建华都是1991年毕业的硕士研究生，他们一毕业就参与到了液氧煤油发动机的前期论证和研究。早在上世纪80年代中后期，航天科技集团六院率先提出中国要发展绿色环保液体火箭发动机的设想，当时在没有国家立项、没有资金支持的情况下，就开始了前期的概念研究和可行性论证。

在航天科技集团六院11所的展厅里，摆放着还在使用的常规推进剂火箭发动机，这也是目前长征二号到长征四号火箭使用的发动机。

航天科技集团六院11所副总设计师陈建华：四氧化二氮和偏二甲肼是有毒的推进剂，我们叫常规推进剂，可靠性非常高，现在咱们已经突破200次的发射。

与常规推进剂发动机相比，液氧煤油发动机看起来要复杂很多，眼前这台就是“长征七号”使用的120吨液氧煤油高压补燃发动机。

陈建华：补燃发动机首先它要达到高效的循环方案，它里面的组件就要多一些，本身这个系统设置上面就要复杂一些，然后它的功能要强一些。

“长征七号”使用的液氧煤油发动机采用了世界上最先进的高压补燃循环技术。通俗地讲，常规发动机在工作中，会有一些推进剂没有燃烧就被排放到大气中，但是高压补燃循环技术，能够将火箭所携带的液氧煤油推进剂进行二次燃烧，可以更充分地利用推进剂的能量。

跟过去的常规推进剂相比，液氧煤油发动机综合利用效率更高，但是其发动机的结构更为复杂，设计难度也超乎想象。当时只有前苏联攻克了液氧煤油发动机的高压补燃循环技术，而航天六院研发团队面对的状况是一无技术，二无图纸，三没有可使用的新材料，更没有可以借鉴的工艺技术。

虽然当时我国有常规发动机研制的经验和技术，但是液氧煤油发动机不仅采用的推进剂、循环方式与常规发动机截然不同，而且在最高压力、涡轮功率、推进剂流量等设计参数上，也比常规发动机高出很多。

航天科技集团六院11所科技委高级顾问葛李虎：这台发动机系统的最高压力，要到53兆帕，而我们过去的常规发生器循环的发动机的最高压力也只有十几个兆帕，所以提高的幅度是相当大的。

今年已经77岁的葛李虎，是最早从事常规发动机研制的老专家之一，后来液氧煤油发动机开始概念研究和可行性论证的时候，他又成为了主要的研发成员。葛李虎形象地说，50多兆帕就是500多个大气压力，这个压力能够把上海黄浦江的水打到青藏高原。

在整个液氧煤油发动机的研制初期，他们遇到的难题是一个接着一个。

陈建华告诉记者，要克服这些面临的难题，必须在发动机的结构设计、材料、工艺、试验等诸多方面采用一系列的新技术。从1991年设立专门的研究室，到2000年通过国家的正式立项，近十年的研发，他们成功攻克了一系列关键技术。

然而到了2001年，当液氧煤油发动机开始整机试车的时候，却遭遇了连续失败。

陈建华：数据还没有获得，在启动的过程中间，它就毁坏了。毁坏以后，我们接着再来，好不容易再加工一台发动机，结果紧接着又毁坏了，这个时候对整个研制队伍的压力，那就不是一般的压力了。如果再出现问题的话，那首先问题是你还有没有这个能力，你这个研制队伍还有没有这个能力去克服这个困难。

直到今天，每当提起当时遭遇的连续失败，77岁的葛李虎仍然无法控制自己的情绪，老人眼圈泛红，不得不中断采访到外面洗了一把脸。

葛李虎：当时弄完了以后，谁都不吭气。这个新型号的研制，出问题是很正常的，说实在的有思想准备的，但是毕竟我们花了很大的心血，一下子就没了。

2002年一毕业，就进入到航天科技集团六院165所的曹文庆，一直从事液氧煤油发动机的试验工作，他也经历了两次整机试车失败。至今他还记得当时在现场工作人员脸上的表情。

航天科技集团六院165所发动机试验室副主任曹文庆：整个设计人员和试验人员都非常的沮丧，有的设计人员甚至都低下头，双手抱头，整个陷入一个比较痛苦的状态。

在研制初期，失败与挫折如影相随，但是这并没有打倒液氧煤油发动机的研制团队。

正是在失败与成功的交替中，液氧煤油发动机试车时间从最初的几秒，增加到几十秒，然后再到突破百秒大关。

2006年，液氧煤油发动机进行了600秒长程试车，取得成功。

2012年，120吨级液氧煤油发动机研制，正式通过国家验收。

2016年下半年，使用120吨液氧煤油发动机的长征五号也将发射。另外，航天科技集团六院还在进行更大推力的重型火箭发动机的研发，未来将为我国载人航天和深空探测提供安全可靠、低廉环保的火箭发动机。

经历过质疑，也经历过整机试车的失败，航天科技集团公司六院最终攻克了液氧煤油发动机的核心技术，开创了我国液体动力领域的多个第一，填补了多项技术空白。这其中就包括了在液氧煤油发动机上使用的材料，因为跟过去的常规发动机相比，液氧的温度要低于零下180多度，而燃烧室又是几百个大气压力的高温高压环境，这些都对发动机所使用的材料和焊缝带来了挑战。

从无到有，创新敬业的“工匠精神”

航天科技集团六院7103厂特级技师曹玉玺：这么一提就走了，到工作间一般我再铺开，是常用的工具就用上了。

在这些工具里，除了扳手、钳子等常用工具之外，还有一些是特级技师曹玉玺和徒弟自制的特殊工具，这些特制工具往往能够起到意想不到的效果。

曹玉玺：这我和徒弟我们联手制作的检查焊缝内部，观察自己焊缝焊的怎么样了，像管子内部这种情况，立马就看得很清楚。

在另外一面靠墙的桌子上，摆放着各种各样的金属加工件，这些是曹玉玺平时进行试验或者空闲时琢磨焊接技术的试验品，多数是异种金属之间的焊接，对一般人来说，具有非常大的难度。

曹玉玺：所有这些东西都是在围绕着液氧煤油发动机来研究出来的。因为是工作中需要，才搞了大量的异种金属连接，这是其中几种而已，实际上材料牵扯到很多种，五六十种肯定是有的。

在研制加工液氧煤油发动机的初期，曹玉玺经常面对的都是从来没有见过的新材料。

这是液氧煤油发动机上的一个部件局部，里外两面都是新型材料，都是异种金属。

曹玉玺：它这个内壁和外壁因为材料不一样，膨胀系数不一样，可能会发生很大的扭曲的力，在这种高温情况下，接近于铜的熔点的情况下，它依然不能开，这个是比较难的。

这是液氧煤油高压补燃发动机上的一个环架，到目前还是由人工来焊接，在焊接车间几十名工人中，能够焊接这个环架的只有两三个。

曹玉玺：这是液氧煤油产品中一个典型的高强钢零件，这种材料也是过去没有的，直到现在国内牌号也没有，它适合液氧煤油这种工况，强度非常高。

曹玉玺告诉记者，这个环架必须一次焊接完成，因为一旦出现出现裂纹，很难进行后期的补救，部件就意味着报废。

为了摸清这些新材料的成分和性能，曹玉玺把大量时间都用在查阅资料，掌握材料的性能上。经过不懈的努力，如今他早已成长为焊接方面的特级技师。

曹玉玺：这个实际上代表了我们在铜钢焊接的一种高度，钢已经弯了，焊缝依然毫发无损。钢、铜、铝，就随便连接，所以我这么多年，实际上在异种金属连接上做了相当的工作，也是有点成就感的。

曹玉玺年轻的时候，曾经是厂里篮球、排球、足球的主力，围棋还是厂里的冠军，然而自己的儿子长大后却没有一样随他。这让曹玉玺非常内疚，因为在孩子的成长期，他几乎把所有的精力都放在了工作上。

不过让曹玉玺高兴的是，儿子现在同样选择了焊接专业，曹玉玺希望儿子以后能在焊接领域超越他。

在曹玉玺摆放的焊接件里，有一个焊件显得比较特别，这是在不锈钢板材上用铜焊了八个字“创新敬业、工匠精神”。

曹玉玺：这是我带徒弟的过程中，始终灌输给他们的东西。现在社会过于物质，物质很重要，但是仅有这个，我觉得是肯定不够的，还应该有一种喜好，有一种敬业吧。

在液氧煤油发动机的加工制造过程中，不仅是材料和焊接，一些关键部件的加工工艺，也是研发团队面临的攻关难点。

在加工车间，有一个正在加工的圆形部件，这是推力室，也就是发动机喷管的重要部件。推力室是液体火箭发动机的重要组件，其内壁是整个部件结构最复杂、加工难度最大的地方，也是发动机上最大的“细活”。

在直径近2米、厚度仅几毫米的大型薄壁钢件上，分布着几百条几毫米的槽子，槽子的深度、宽度，以及加工精度决定着推力室的承压能力和冷却性能。

李护林：我们这个液氧煤油发动机的推力室里面有五段铣槽件，目前的话螺旋槽跟直槽的加工技术，跟这个装备的话，我们都完全的国产化，而且我们厂也完全地掌握了这项核心技术。

在液氧煤油高压补燃发动机上，还有大量的阀门和密封，也是前所未有的新材料和新工艺。

据航天科技集团六院提供的资料显示，液氧煤油发动机的研制过程中，一共有50多种新材料，填补了我国材料研究的空白。

中国航天科技集团第六研究院党委书记黄亮：这些材料研发出来以后，也代表着我们国家材料科学进入了一个新的阶段，那么有很多东西不光是在航天领域得到运用，它同时也能够提升我们整个国家装备制造，我们整个国家的工业基础的进一步的提升。

前面我们看到，新一代液氧煤油发动机的研制，经历了从无到有、从小到大、从弱到强的艰辛历程。这背后更是凝聚着一批又一批科技人员默默地付出和奉献。我们再一起去了解他们的故事。

科技人员投身航天事业默默付出，共同创造中国奇迹

1966年9月，从西北工业大学硕士研究生一毕业，葛李虎就参与了我国第一代战略导弹发动机推力室的研制和长征系列运载火箭发动机的研制工作，为提高发动机可靠性做了大量改进工作。

葛李虎：常规发动机上干了17年，后来的话就开始论证液氧煤油发动机，就是120吨的YF-100发动机，在这个型号上我干了18年。

在葛李虎工作的办公室，柜子里摆放着十多个文件盒，文件盒里是一本一本有些发旧的记录本，这些工作记录本就是他投身航天事业的见证。

葛李虎：这是我一辈子的心血，这么多记录本。我一辈子就记了这么多东西，就是这个工作记录本。

记者看到，这些工作记录本有些已经破损，但是里面记录的内容仍然清晰可见，这些都是当年葛李虎一笔一划写下，记录了自己三十多年间，在研制火箭发动机过程中的所有问题，这是一笔无形的财富。

《经济半小时》记者：这总共记了有多少本？

葛李虎：可能得有120本。

2012年，73岁的葛李虎从单位退休，但是他并没有退出火箭发动机的研究工作。

葛李虎当年所带的学生，不少现在都是所里的技术负责人和带头人。尽管名义上葛李虎已经离开了工作岗位，然而多年来养成的加班加点习惯却一直保留着。

葛李虎：这是我们航天人的共同特性，不是我一个人，都这样，你看看那些老同志，你看他们年轻人，现在加班加点，哪有星期天，航天就是这么干出来的。

1992年陈晖从西安交大毕业，因为成绩优异，他被学校推荐去上海工作。然而他却鬼使神差般的来到了航天科技集团六院，当时对于六院的认识还是一篇来自国外的报道。

航天科技集团六院11所主任设计师陈晖：因为我不了解这个单位到底是干什么的，然后到图书馆去查，在一个期刊上就发现有一个报道，美国卫星发现，在1990年，中国最大的液体火箭发动机研制基地被洪水冲了，这就是我对这个单位第一印象。

陈晖的妻子王玫毕业于1995年，一毕业就进入了专门从事液氧煤油发动机研发的十一所八室。当时陈晖从事发动机心脏——涡轮泵的研发，而王玫则从事液氧煤油发动机的机架和总装图纸的设计。正是在一起参与新型液氧煤油发动机的研发过程中，他们两个走到了一起。

参加工作之初，正是液氧煤油发动机的起步阶段，他们所在的研究室全面负责各项关键技术攻关。在发动机研制最紧张的时间，他们夫妇两个虽然在一个所里上班，但是每天却很难有时间在一起。

陈晖：我记得有几天回来以后，已经天都已经亮了，回家以后倒头就睡，所以当时两个人在一块的画面真是有一些记不清了，满脑子就是轴承实验，然后分解出来的轴承的产品，我们下面怎么改进，满脑子就是这些事情。

王玫：经常是晚上三四点钟才能下班，也有熬夜熬到通宵的时候，如果实在太累的话，总装厂房里面有一个特别大的木头桌子，上面放了一个军大衣，如果谁非常累了，那个时候正好又没有他的工作，就大家轮流上去休息一下。

一次他们夫妻两个都到位于秦岭深山的试验区出差，陈晖是到试验区进行涡轮泵的轴承试验，而王玫则是参加发动机的试车。虽然他们工作的地方相距不到10公里，但是在两个多月的时间里，他们仅见了短短一面。

陈晖：但是大家很开心，因为试车成功了，所以我们很开心。试车成功了以后，马上我们又分开了，又去做各自的东西了。

发动机试车台都是位于秦岭山区，本来就比城里温度低，再加上试车台往往处于风口，所以每次去参加发动机试车，对王玫都是一种考验。

王玫：开始试那两次车，全都是寒冬腊月，那个天气是非常冷的在沟里头，差不多台子上的温度，能有零下20多度吧，台子上也没有暖气，然后四面透风，这个山里的风也很厉害的，刮的人脸都很疼。

至今王玫的嗓子还有些沙哑，时不时还会咳嗽几下。她说这是因为2015年在抱龙峪试验中心进行发动机试车的时候，也赶上寒冬腊月，而那次试车是进行长征七号二级发动机的可靠性试车，所以呆了整整两个月时间。

王玫：因为它是铁板铺制的试车台，这个凉气从脚心就刷一下就给你抽走了，所以过一会儿就全身凉透。那个时候就是得了急性咽炎了，然后急性咽炎发烧，失声，说不出话来。所以后来相当于也没有休息太好，就转成慢性的了，经常犯。

2015年年底，陈晖和王玫难得一起出差，是到海南航天发射场进行学习。在工作之余两个人海边的沙滩上，画了一个长征七号运载火箭。

陈晖：我们在这个沙滩上画的长七运载火箭，这是主机，旁边两个助推，上面写着长征7号标识，还专门写了时间，2015年12月30号。

王玫：这个就是希望它胜利吧，那个V字。奔向大海那边的天空。

半小时观察：创新让中国航天飞得更高更远

在整个航天六院，参与新一代液氧煤油发动机研制的科研人员有几千名，他们中既有髦耋之年仍然奋斗在一线的老科学家，又有一大批胸怀梦想、敬业奉献的中青年技术骨干。

20多年来，他们时刻不忘责任和使命，用智慧和力量创造奇迹。他们是最美的航天人，他们在创新中不断打造的“中国芯”，将推举中国航天飞得更高飞得更远。