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YF-77火箭发动机
YF-77火箭发动机是中国航天推进技术研究院（中国航天科技集团公司第六研究院）为新一代大运载火箭长征五号芯一级研製的燃气发生器循环大推力氢氧发动机。採用双涡轮分别驱动液氢泵和液氧泵工作方式，具有混合比和推力调节功能，以提高火箭运载能力。发动机于2001年立项研製，历经十年艰苦攻关，发动机关键技术全部突破。YF-77火箭发动机将与YF-100液氧煤油火箭发动机一同成为我国新一代运载火箭的主要动力，并有可能被用于中国未来的重型运载火箭上面级。
基本介绍
- 中文名：YF-77火箭发动机
- 属性：燃气发生器循环氢氧发动机
- 研製单位：中国航天推进技术研究院
- 立项时间：2001年12月
- 最大推力：510KN（地面）/700KN（真空）
- 比沖(m/s)：3040（地面）/4178（真空）
研製原因
为了追赶世界先进水平，中国开始大推力氢氧发动机的研製工作。
随着空间技术和空间套用的发展，中国着手论证新一代运载火箭方案，逐步确立了具有“一个系列，两种发动机，三个模组”特点的新一代运载火箭方案，大推力氢氧发动机YF-77便是两种发动机中的一种。
为了顺中国应空间技术和空间套用的发展，为长征五号芯一级研製的YF-77火箭发动机于2001年开始立项研製。
结构性能
结构
YF-77採用燃气发生器循环，双涡轮分别驱动液氢泵和液氧泵工作方式。（详情请参阅燃气发生器循环条目）
性能
| 项目 | 数值 |
|---|---|
地面推力(KN) | 509.6 |
地面比沖(m/s) | 3040 |
真空推力(KN) | 699.5或673 |
真空比沖 | 4178m/s或438s |
液氢流量(kg/s) | 25.8 |
液氧流量(kg/s) | 141.8 |
混合比 | 5.5或5.45（可调节） |
推力室出口直径(m) | 1.446 |
YF-77具有混合比和推力调节功能，以提高火箭运载能力。
技术特点
YF-77作为氢氧发动机，和其他常规发动机相比有以下特点：
1、高能，单位质量的液氧液氢反应放出的能量高于一般火箭推进剂；
2、零污染，氢氧燃烧产生的唯一物质是水，和推进剂一样都不是有毒有害物质；
3、推进剂超低温，液氢的沸点为-252℃，这样的低温给发动机工作带来挑战；
YF-77还有其它的特点：
4、大推力，是中国推力最大的氢氧火箭发动机。
产品套用
YF-77将被用于长征五号火箭5米直径芯一级模组。芯一级模组包含两台YF-77发动机，发动机双摆。
长征五号芯级模组
带有芯一级模组的CZ-5B
长征五号芯级模组带有芯一级模组的CZ-5B伴随芯一级模组，YF-100将会被用于长征五号系列的所有火箭（构型A到F）。（详情请参阅长征五号词条）
研发历程
研製历史
作为新一代运载火箭芯级的液氢液氧发动机可算得上白手起家了。中国研究氢氧发动机开展得很早，1970年就开始第一台氢氧发动机YF-70的研製，但是由于基础工业落后和低温氢氧发动机的高难度，发展道路艰辛无比。真空推力约8吨的YF-75氢氧发动机是长征三号甲、乙、丙迄今为止的唯一可选的氢氧发动机。1994年2月3日日本H-II火箭首发射成功，标誌着LE-7大推力氢氧发动机开始投入使用。为了追赶世界先进水平，上世纪90年代中国开始大推力氢氧发动机的研製工作，在缩比试验阶段也试图使用LE-7发动机一样的高压补燃循环（即分级燃烧循环）方式，当时规划的分级燃烧循环大推力氢氧发动机代号YF-78。此后不清楚是技术难度太大，还是欧空局火神和美国RS-68发动机採用燃气发生器循环的影响，中国大推力氢氧发动机最终採用了燃气发生器循环设计，地面推力50多吨，代号YF-77，于2001年正式立项。
2001年12月大推力氢氧发动机研製立项获得批覆，发动机关键技术攻关全面展开。
但是2007年却遭遇了国内外罕见的重大技术障碍，先后四次试车结果不理想，直接影响到整个研製进展。研製人员在发动机推力室从强度分析、振动分析，以及产品结构设计等方面上进行了改进，效果不理想后又改用“一大四小”的改进方案：使用隔板喷嘴，改进推力室结构，提高面板连线强度。终于在2009年12月，发动机转入试样研製阶段，这标誌着中国氢氧发动机的设计、生产、试验技术步入了新台阶。
试车记录
| 时间 | 研製阶段 | 试车时长（s） | 备注 |
|---|---|---|---|
2004年6月18日 | 首次全系统试车 | ||
2005年1月5日 | 初样 | 50 | 首次满工况整机热试车 |
2006年1月15日 | 初样 | 200 | |
2006年8月3日 | 500 | ||
2007年11月8日 | 500 | ||
2008年5月20日 | 500 | ||
2008年12月4日 | 500 | ||
2009年6月30日 | 500 | ||
2009年7月21日 | 500 | 极限工况 | |
2009年10月26日 | 大喷管摇摆状态，首次全特性、全形度摇摆热试车；累计8676秒 | ||
2009年11月 | 500 | ||
2009年12月 | 试样 | 500 | 2009年第9次长程试验，全系统大喷管长程试验 |
2012年5月16日 | 试样 | 520 | 此次试车为确定发动机首飞技术状态奠定了基础 |
2012年8月17日 | 500 | 标誌着长征五号火箭首飞发动技术状态已经确定 | |
2019年8月12日 | 200 | 更换了新氧泵的YF-77试车 | |
2019年8月14日 | 500 | 更换了新氧泵的YF-77试车，原本出现的裂纹已消失，数据正常，为长征五号的复飞奠定基础 |
历经十年艰苦攻关，至2012年8月17日，YF-77发动机关键技术全部突破，累计试车22000秒。
研製意义
研製YF-77不但实现了我国氢氧发动机推力由8吨到70吨（真空）的跨越，而且有力推动了材料工艺、低温工程、氢能利用等相关领域的科技创新和技术进步。
总结
YF-77发动机在技术距离世界先进水平较远。
从推力上说，YF-77可以说是世界新一代运载火箭氢氧发动机中推力最小的型号，不仅无法与德尔塔 IV火箭RS-68发动机的 344吨真空推力相比，也远低于阿里安5上火神2发动机的137吨真空推力和日本H-IIA/B火箭上LE-7A的112吨真空推力。
在氢氧发动机的比沖上，YF-77发动机偏低。美国的RS-68发动机针对大气层内飞行环境做了最佳化，地面比沖高达359秒接近了太空梭主发动机(SSME)的水平。日本的LE-7A发动机採用分级燃烧循环，在比冲上天然的对燃气发生器循环有优势，真空比沖442秒。
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