为什么长征5号新一代发动机是液氧煤油发动机？
关于长征五号新一代发动机为什么采用液氧煤油的这个问题，其实这是航天发动机发展史上一个非常重要且值得深入探讨的决策。它背后既有技术发展的必然，也有对未来中国航天事业需求的考量。咱们就来掰扯掰扯，为什么长征五号选择了这条路。
首先，得明确一点，长征五号可不是随便哪一代的长征火箭。它是中国新一代运载火箭的“排头兵”，肩负着把更重的载荷送入太空的重任，比如我国空间站的模块、月球探测器、火星探测器等等，这跟以前的长征系列火箭在能力上有着质的飞跃。而火箭的“心脏”，也就是发动机，更是决定了火箭能不能飞起来，能飞多高，能带多少东西的关键。
那么，为什么是液氧煤油呢？我们得从它和另外几种常见航天发动机推进剂的比较说起。目前火箭发动机常用的推进剂无外乎那么几种：
液氧煤油 (LOX/RP1)：这是我们今天的主角。煤油（通常是航空煤油，或者说RP1，即火箭推进剂1号）相对容易获得，成本较低，储运也比较方便。液氧是氧化剂，也是相对成熟的氧化剂。
液氧液氢 (LOX/LH2)：这个组合的能量密度（单位质量产生的能量）非常高，比冲（衡量发动机推力效率的指标）也最高，可以说是火箭发动机的“优等生”。但是，液氢的制备和储存非常麻烦，需要极低的温度（零下253摄氏度），而且一旦泄漏，很容易挥发，对储罐的保温要求极高，技术难度也大。
偏二甲肼/四氧化二氮 (UDMH/N2O4)：这是我们过去长征系列火箭中常用的“乌金”组合，也叫“自燃推进剂”。它们在常温下就能混合并自发燃烧，不需要点火系统，可靠性很高，也比较适合作为上面级或者姿态控制发动机。但是，这类推进剂的毒性非常大，对环境和人体都有害，而且比冲相对较低，能量不如液氧煤油。
甲烷/液氧 (CH4/LOX)：这是目前一些新兴的航天公司（比如SpaceX的Starship）正在大力发展的方向。甲烷的能量密度和比冲都比煤油高，而且比液氢容易储存和处理，未来很有发展潜力。但目前这项技术在国内的应用还在发展中。
好了，了解了这些背景，我们再来看看长征五号为什么选择了液氧煤油：
1. 性能与成本的“黄金分割点”：
长征五号火箭设计的初衷，就是为了实现中国航天能力的跨越式发展。它需要一个在性能上足够强大，能够满足大推力、高可靠性需求，同时又具备一定经济可行性的发动机。
比冲和推力优势： 液氧煤油发动机相比于老式的偏二甲肼/四氧化二氮发动机，在比冲和单位推力上都有显著提升。这意味着同样的燃料，能够产生更大的推力，或者说用更少的燃料就能达到相同的目的地。对于需要将沉重的载荷送入高轨道甚至深空的任务来说，这一点至关重要。
能量密度适中且易于处理： 相对于液氧液氢，液氧煤油的能量密度虽然不如液氢，但其燃料（煤油）的密度更大，对储罐的体积要求相对较低。而且，煤油的储存和处理温度比液氢要容易得多，不需要极端低温，这大大降低了对火箭结构、制冷设备和操作流程的复杂性，提高了整体的可靠性和操作性。
2. 技术成熟度和可靠性：
液氧煤油发动机并非横空出世的全新技术，它在全球航天领域有着悠久而成功的应用历史。例如，前苏联的联盟号火箭、美国的土星五号的二级和三级（F1是液氧煤油，J2是液氧液氢，但土星五号的二级是F1，它也是液氧煤油驱动的，但我们通常说到这个组合会想到更多是其上级使用了氢），以及现代的猎鹰9号等，都广泛采用了液氧煤油技术。这意味着：
技术积累丰富： 有大量的工程经验、设计理念和制造工艺可以借鉴和学习。研究人员和工程师们可以站在巨人的肩膀上，避免走弯路。
可靠性经过验证： 在多次实际发射任务中证明了其性能和可靠性，降低了研发风险。
3. 战略考虑与发展路径：
中国航天事业的发展有自己的节奏和战略规划。
能力跨越： 长征五号的首要任务是解决中国运载火箭的“大”和“强”的问题，满足近地轨道、地球同步轨道、月球、火星等任务对大载荷能力的需求。液氧煤油是实现这一目标最直接、最稳妥的技术路线。
“三步走”战略的衔接： 在发展出液氧煤油发动机（如长征五号的主发动机YF100）之后，中国航天还可以在此基础上，进一步向更高性能的推进剂技术迈进。比如，可以基于YF100的成熟经验，发展更先进的液氧甲烷发动机，或者在上面级应用更高效的液氧液氢发动机。这是一个循序渐进、稳扎稳打的发展过程。
国内供应链与成本控制： 煤油在中国是相对容易获得且成本可控的资源，这对于大规模的火箭生产和发射任务来说，能够有效控制成本，保障供应链的稳定。
4. 推力与比冲的平衡：
火箭发动机在设计时，需要平衡推力和比冲。推力决定了火箭能否克服地球引力，将载荷送出大气层；比冲则决定了火箭的经济性，即同样重量的燃料能产生多少的冲量。
YF100发动机： 长征五号的主发动机YF100，就是一款高性能的液氧煤油发动机。它采用了先进的燃气发生器循环技术，能够提供强大的推力，并且在比冲方面也达到了相当不错的水平，优于传统的肼类推进剂。这意味着长征五号在起飞阶段就有足够的力量，同时又能相对高效地将燃料转化为推力。
总而言之，长征五号选择液氧煤油发动机，是综合考虑了技术成熟度、性能需求、成本效益、可靠性以及中国航天事业的战略发展路径等多方面因素后做出的最优选择。它为中国航天进入“重型时代”奠定了坚实的基础，也为未来更先进的推进技术发展积累了宝贵的经验。这就像选择一辆车，既要跑得快，又要省油，还要皮实耐用，同时还要考虑养护成本，液氧煤油就是那个在这些方面都表现出色的“全能选手”。
首先，得明确一点，长征五号可不是随便哪一代的长征火箭。它是中国新一代运载火箭的“排头兵”，肩负着把更重的载荷送入太空的重任，比如我国空间站的模块、月球探测器、火星探测器等等，这跟以前的长征系列火箭在能力上有着质的飞跃。而火箭的“心脏”，也就是发动机，更是决定了火箭能不能飞起来，能飞多高，能带多少东西的关键。
那么，为什么是液氧煤油呢？我们得从它和另外几种常见航天发动机推进剂的比较说起。目前火箭发动机常用的推进剂无外乎那么几种：
液氧煤油 (LOX/RP1)：这是我们今天的主角。煤油（通常是航空煤油，或者说RP1，即火箭推进剂1号）相对容易获得，成本较低，储运也比较方便。液氧是氧化剂，也是相对成熟的氧化剂。
液氧液氢 (LOX/LH2)：这个组合的能量密度（单位质量产生的能量）非常高，比冲（衡量发动机推力效率的指标）也最高，可以说是火箭发动机的“优等生”。但是，液氢的制备和储存非常麻烦，需要极低的温度（零下253摄氏度），而且一旦泄漏，很容易挥发，对储罐的保温要求极高，技术难度也大。
偏二甲肼/四氧化二氮 (UDMH/N2O4)：这是我们过去长征系列火箭中常用的“乌金”组合，也叫“自燃推进剂”。它们在常温下就能混合并自发燃烧，不需要点火系统，可靠性很高，也比较适合作为上面级或者姿态控制发动机。但是，这类推进剂的毒性非常大，对环境和人体都有害，而且比冲相对较低，能量不如液氧煤油。
甲烷/液氧 (CH4/LOX)：这是目前一些新兴的航天公司（比如SpaceX的Starship）正在大力发展的方向。甲烷的能量密度和比冲都比煤油高，而且比液氢容易储存和处理，未来很有发展潜力。但目前这项技术在国内的应用还在发展中。
好了，了解了这些背景，我们再来看看长征五号为什么选择了液氧煤油：
1. 性能与成本的“黄金分割点”：
长征五号火箭设计的初衷，就是为了实现中国航天能力的跨越式发展。它需要一个在性能上足够强大，能够满足大推力、高可靠性需求，同时又具备一定经济可行性的发动机。
比冲和推力优势： 液氧煤油发动机相比于老式的偏二甲肼/四氧化二氮发动机，在比冲和单位推力上都有显著提升。这意味着同样的燃料，能够产生更大的推力，或者说用更少的燃料就能达到相同的目的地。对于需要将沉重的载荷送入高轨道甚至深空的任务来说，这一点至关重要。
能量密度适中且易于处理： 相对于液氧液氢，液氧煤油的能量密度虽然不如液氢，但其燃料（煤油）的密度更大，对储罐的体积要求相对较低。而且，煤油的储存和处理温度比液氢要容易得多，不需要极端低温，这大大降低了对火箭结构、制冷设备和操作流程的复杂性，提高了整体的可靠性和操作性。
2. 技术成熟度和可靠性：
液氧煤油发动机并非横空出世的全新技术，它在全球航天领域有着悠久而成功的应用历史。例如，前苏联的联盟号火箭、美国的土星五号的二级和三级（F1是液氧煤油，J2是液氧液氢，但土星五号的二级是F1，它也是液氧煤油驱动的，但我们通常说到这个组合会想到更多是其上级使用了氢），以及现代的猎鹰9号等，都广泛采用了液氧煤油技术。这意味着：
技术积累丰富： 有大量的工程经验、设计理念和制造工艺可以借鉴和学习。研究人员和工程师们可以站在巨人的肩膀上，避免走弯路。
可靠性经过验证： 在多次实际发射任务中证明了其性能和可靠性，降低了研发风险。
3. 战略考虑与发展路径：
中国航天事业的发展有自己的节奏和战略规划。
能力跨越： 长征五号的首要任务是解决中国运载火箭的“大”和“强”的问题，满足近地轨道、地球同步轨道、月球、火星等任务对大载荷能力的需求。液氧煤油是实现这一目标最直接、最稳妥的技术路线。
“三步走”战略的衔接： 在发展出液氧煤油发动机（如长征五号的主发动机YF100）之后，中国航天还可以在此基础上，进一步向更高性能的推进剂技术迈进。比如，可以基于YF100的成熟经验，发展更先进的液氧甲烷发动机，或者在上面级应用更高效的液氧液氢发动机。这是一个循序渐进、稳扎稳打的发展过程。
国内供应链与成本控制： 煤油在中国是相对容易获得且成本可控的资源，这对于大规模的火箭生产和发射任务来说，能够有效控制成本，保障供应链的稳定。
4. 推力与比冲的平衡：
火箭发动机在设计时，需要平衡推力和比冲。推力决定了火箭能否克服地球引力，将载荷送出大气层；比冲则决定了火箭的经济性，即同样重量的燃料能产生多少的冲量。
YF100发动机： 长征五号的主发动机YF100，就是一款高性能的液氧煤油发动机。它采用了先进的燃气发生器循环技术，能够提供强大的推力，并且在比冲方面也达到了相当不错的水平，优于传统的肼类推进剂。这意味着长征五号在起飞阶段就有足够的力量，同时又能相对高效地将燃料转化为推力。
总而言之，长征五号选择液氧煤油发动机，是综合考虑了技术成熟度、性能需求、成本效益、可靠性以及中国航天事业的战略发展路径等多方面因素后做出的最优选择。它为中国航天进入“重型时代”奠定了坚实的基础，也为未来更先进的推进技术发展积累了宝贵的经验。这就像选择一辆车，既要跑得快，又要省油，还要皮实耐用，同时还要考虑养护成本，液氧煤油就是那个在这些方面都表现出色的“全能选手”。
网友意见
首先纠正一下，长征五号芯一级和芯二级用的是液氢液氧，助推器动力用液氧煤油。长征七号动力全为液氧煤油，长征六号一级和二级也为液氧煤油。
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液氧煤油作为燃料，考虑到煤油来源丰富、生产容易、价格低、沸点高（可长期储存）、稳定性好（对冲击、振动、压缩、摩擦不敏感）。但是性能比不上液氢，液氢热值高，比热大，对结构不腐蚀，但是极易蒸发，难储存。中国目前液氢液氧发动机进展缓慢的原因是低温技术不过关，储氢材料不理想，还有液氢生产难，成本高，所以最大推力仅50吨。
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