進擊的龍吟 - 我國商用火箭發動機盤點與簡評

Space Day of China

航天發展，動力先行。

運載火箭是目前和可預見未來人類進入太空的唯一載具，而發動機是運載火箭的動力來源。因此，發動機的研制和生產，可以決定國家開發利用太空能力的能力上限。

自2014年向社會力量開放航天業務起，我國商業航天發展逐漸加快、行業重要性不斷提升。“商業航天”在2024和2025連續兩年在全國兩會被寫入政府工作報告；2026年，“十五五”規劃綱要更是將航空航天列為戰略性新興產業。

在國家政策指引和在市場需求引領下，近年我國部分國有和民營企業開展了商用液體火箭發動機的研制，并取得一定成果。這些產品以重復使用為功能導向、以燃料清潔為明顯特征、以供應鏈社會化為主要降本抓手，力求成為國產新一代商用運載火箭的心臟。

截至目前，這些發動機性能和研發進度如何？從產業角度應該怎樣評價？本文將簡要探討。

圖：藍箭航天的發動機生產線。

簡要背景：火箭發動機結構和分類

火箭發動機，極度簡化之后，可以視作由兩部分組成：燃料泵和推力室。

燃料泵將貯箱中的氧化劑（例如液氧）和還原劑（例如煤油、液態甲烷、液氫）泵入推力室。氧化劑和還原劑在推力室內劇烈燃燒，產生推力。絕大多數火箭發動機的燃料泵由小型渦輪發動機驅動，也會消耗一部分燃料。

基于燃料泵和推力室的不同組合，常見商用火箭發動機可分為以下幾類：

開式循環：燃料泵和推力室各自工作，泵的尾氣直接外排。這類發動機結構簡單，研制難度較低，也能夠實現較大推力，是國內外新興航天企業入行的優選產品；其缺點是為了降低燃氣溫度以保護渦輪，燃料泵一般處于富燃工況，會浪費部分燃料，影響發動機整體效率。

高壓補燃循環：將泵的排氣接入推力室再次燃燒。其燃料利用更加充分，研制難度也有所提高。

全流量補燃循環：高壓補燃循環的升級版，為氧化劑和還原劑安裝不同的燃料泵，氧化劑泵富氧燃燒，還原劑泵富燃燃燒。這一組合能夠實現更加精細的控制，其理論效率上限最高，但研制難度也最大。目前，全球僅有美國SpaceX猛禽一個型號進行過完整飛行試驗。

電泵循環：燃料泵改由電力驅動。這類發動機結構簡單、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，目前總推力只能達到10噸左右，僅足夠小型火箭使用。

此外，還有部分型號混合使用多種循環方式，不再展開贅述。

盤點：東方龍吟，我國商用火箭發動機

據粗略統計，目前我國已有至少36款商用火箭發動機進入實質性研發或者交付使用。這些發動機一部分由火箭公司作為動力配套自行研制，一部分由專門的航天動力企業開發并出售。

36款發動機匯總如下：

簡評：在磨礪中進擊

上表體現了我國商用火箭發動機幾個特點：

一、數量多、種類全，為我國商業航天發展奠定了堅實動力基礎

表上列出的36款發動機，推力范圍從數噸延續到數百噸，足夠適配目前所有類型運載火箭 - 從運力幾百千克的小型火箭，到運力過百噸的重型火箭；燃料路線上，煤油和甲烷兩種國際主流燃料都有采用；發動機結構上，開式循環、高壓補燃循環、全流量補燃循環、電泵等循環方式全部涉及。

這種全面覆蓋，為下游的運載火箭提供了充足的配套選擇，也保障了全行業大規模進入太空的能力 - 動力企業眾多、型號路徑多樣，總會賽出良馬。

截至目前，推力百噸級發動機已經投入使用，推力超過200噸的大推力發動機已經開展全系統試車。我國商用發動機水平僅次于美國而穩居世界第二，大幅領先于其他選手。

圖：位于廣州的中科宇航液態動力系統試驗中心。近年來，為了加快試驗和交付步伐，我國很多新興航天企業都自建或者共建發動機試車臺。

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二、參數“扎堆”明顯，后期或需留意部分產能過剩

我國商用航天發動機雖然型號眾多，但參數指標并未平均分布，而是存在一定“扎堆”現象。以最重要的推力為例，3/4的發動機聚集在0 - 120噸之間，對應火箭入軌運力在20噸以內。

推力較小的發動機易于研制。考慮到我國多數企業剛剛涉足這一領域，選擇偏向保守也可以理解。但市場在快速變化，以美國為例，當前主力載具是入軌載荷20噸左右的獵鷹9號，但未來3年左右時間內，可預見新格倫、星艦等運力超過50噸的更大型火箭將逐漸成為主流。

作為應對，我國也迫切期待獲得更加強大的載具。在這樣的背景下，大推力發動機將更受市場和政策歡迎。推力百噸以內產品，屆時或許將數量過剩。

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三、產品有待充分檢驗

我國雖然發動機型號眾多，但配套火箭當中只有少數通過了飛行試驗。一些發動機經過4、5年時間仍處于研制階段。這提示動力業務發展壯大，離不開下游火箭乃至更下游的衛星、應用等環節牽引，同時也意味著我國發動機產品集群尚未經受全面考查，其真實表現有待檢驗。

圖：試車中的星際榮耀焦點二號發動機。發動機型號從研制到首飛，一般要經歷累計長達數萬秒的試車。

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建議：堅持技術、資源和市場

三位一體統籌研發

商業航天與傳統航天的一大區別，是研制方不僅要解決技術問題，還須獲取營收實現造血，而這一切又不能脫離自身資源（資金、人才、時間、政策等等）。商用發動機研制也是如此。

除了前文已經列舉的潛在薄弱環節，本次梳理還反映出，如果發動機研制企業資金和人才資源較為雄厚、型號擁有明確且實力強勁的火箭客戶（無論內部還是外部），那么產品研發進度和性能表現都比較理想。

因此，商用火箭發動機研制必須告別傳統體制內“技術為王”的思路，而是堅持技術、資源和市場三位一體統籌考慮，以長期主義的耐心，方能在磨礪中脫穎而出。

圖：安裝了9臺發動機的天兵科技天龍三號運載火箭。