国之重器！500吨级的它来了！护航登月计划

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　　从汽车发明到飞机、火箭升空，燃烧的力量推动人类文明向前大步跨越。在工业文明时代，如何提高发动机的燃烧效率，如何高效征服和使用动力，始终是工程师们不断探索的领域。

　　中国首台50兆瓦重型燃气轮机点火试验成功

　　重型燃气轮机被誉为“工业制造皇冠上的明珠”，全世界只有极少数国家能够自主研制。经过十多年时间，研发人员完成了中国首台50兆瓦重型燃气轮机的研制，并顺利完成了点火和空负荷试验。

　　接下来的带负荷试验。一旦通过测试，将是中国装备制造业的又一项重大突破。在目前国内最大的重型燃气轮机整机试验台上，科研人员严阵以待。

　　燃烧室点火，相当于在10级的飓风中点燃一根蜡烛，并且要保持稳定的燃烧，这就对燃烧室的设计和点火装置有着极高的要求。

　　随着温度和压力的提升，负荷已经增加到预期的90%，机器依然稳定运行。这一刻，艾松和研发团队多年来的梦想，终于实现。

　　精铸车间，带着满负荷点火试验收集到的最新数据和分析结果，艾松决定，铸造一组新的高温叶片，用作新一台重型燃气轮机的制造。

　　重型燃气轮机可分为E级、F级和H级，温度越高，技术等级越高。F级重型燃气轮机工作温度可达1300摄氏度以上，要保障高温透平叶片在金属熔点以上安全稳定工作是一项研发难题。

　　为了解决这个难题，高温透平叶片被设计成空心结构，当叶片高速旋转时，空气进入叶片内部，可以形成对流冷却。其关键工艺部件陶瓷型芯是由特殊陶瓷材料制成，耐受温度超过2000摄氏度，又可以在特殊的碱性溶液里溶解。

　　重型燃气轮机的透平叶片，每隔八到十年就需要更换，更换和服务费用相当于购买一台新的燃气轮机。长期以来，这些高温部件只能花费大量资金从国外购买。今天，中国已经具备了从制芯到浇铸成型的一整套核心技术。

　　不仅如此，以50兆瓦重型燃气轮机为起点，中国已经基本具备重型燃气轮机的自主研发能力，对于中国工业制造来说，坚持自主化的道路，才是未来发展的保障。

　　红旗礼宾轿车搭载最强动力发动机，都是中国造

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　　吉林长春，环形试车跑道上，代表着中国汽车工业制造的最高水平的红旗L5礼宾轿车正在测试发动机在整车上的表现。

　　连续三次测试，这辆车的百公里加速都保持在9秒以内——对于重量超过四吨的大型轿车来说，这已经是一个惊人的数字。

　　这辆红旗车搭载的，是世界上动力最强悍的汽车引擎之一——V型12缸发动机。呈60度夹角排列的12个气缸，每一个都可以产生超过七吨的强大推力，能承受高达130个大气压的燃烧压力。

　　极致的燃烧，为整台发动机带来超过300千瓦功率和550牛米扭矩的超级动力输出，这样的动力，足以驱动一辆重型卡车。

　　作为从业超过30年的汽车发动机工程师，李金成希望，在保证节能高效的同时，把V12发动机的动力性能再提升15%。然而，这样的目标极具挑战。因为强大的动力来自高效的燃烧，仅仅是提高1%的热效率，就需要对进气、喷油、燃烧室形状等一系列设计进行精细优化与创新。

　　汽车发动机属于往复活塞式内燃机，空气与汽油以一定的比例混合，经点火燃烧而产生热能，对外输出动力。在这个过程里，气道就像发动机的咽喉，控制着进气气缸内气流的大小、方向和运动强度，是影响发动机动力、油耗、排放的重要组件。

　　在研发人员的努力下，改进后的进气道可以实现发动机动力性提升15%、热效率提升10%的开发目标。

　　300多种零部件，3000多个装配步骤，V型12缸发动机代表了汽车发动机制造的最高水平。由于工艺的特殊性，全世界所有的V12发动机都是手工打造。

　　改进后的V12发动机，可以在5000转以上的高转速以及40度的翻转角度下正常运行，这相当于在时速100公里以上的极速行驶状态下，紧急制动并转弯，发动机的燃烧和润滑系统，仍然可以保持稳定。

　　不仅如此，即使在最容易产生抖动的怠速工况下，一枚1元硬币，可以稳稳立于运转的发动机上。

　　凭借于稳定的燃烧，V12发动机整车噪声控制十分优异。在时速60公里的车速下，车内语音清晰度高达98%以上。

　　依托于对V型12缸发动机的研发，许多新的技术，被用在4缸和6缸发动机的开发上。红旗第三代发动机热效率可以做到39%，这带来了更低的排放和油耗。

　　中国500吨级液氧煤油发动机全工况半系统试车成功，护航登月计划

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　　4台助推器——8台120吨级液氧煤油发动机，再加上芯一级两台50吨级氢氧发动机，构成了中国运载火箭的最强动力。长征五号火箭的地面推力超过1000吨，近地轨道运载能力达到25吨——能够将一辆重型卡车轻松送入太空。

　　2030年前后，中国将实现首次航天员登月，并开始建立月球基地。这就需要运载能力更强的重型火箭。

　　500吨级液氧煤油发动机的最大推力，是现役120吨级发动机的四倍还要多。这将是世界上推力最大的双喷管液氧煤油发动机。

　　这台发动机采用双推力室设计，涡轮泵转速可以达到每分钟16000转，形成75兆帕的强大压力，每秒钟输送的燃料就多达1.6吨。仅用三秒钟，就可以形成最大推力。

　　500吨级火箭发动机无论是涡轮泵的功率，还是发动机的体积，都相应地增加。在不影响推力和运载能力的情况下，减轻火箭发动机自身的重量，就显得十分重要。

　　航天科技集团六院重型火箭发动机的研发副总师陈晖，带领团队，大量运用了数字拓扑技术，使得500吨级重型火箭发动机的自身重量，减少了30%，在推力和载荷之间找到了平衡。

　　500吨级发动机涡轮泵输出功率高达12万千瓦，相当于一个小型水电站的功率。重型运载火箭发动机，代表着世界航天动力的最高水平。

　　2021年3月5日，中国自主研制的500吨级液氧煤油火箭发动机，全工况半系统试车，取得圆满成功。

　　中国航天科技集团六院党委书记刘志让

　　半小时观察：

　　装备强国，动力先行。今天的中国，有足够的信心和实力，向着更远的太空探索。从能源到交通，从工厂到城市，从空天到海洋，这些性能强悍的动力巨兽，驱动着这个国家一路向前。迈向装备强国，中国正发动引擎，全速前进。

　　

责任编辑：刘光博