中国航天未来可期！B站一网友研发制造火箭发动机走红

近日，B站上一位网友自己研发制造火箭发动机的实验视频突然走红，短短几天内，视频就超过80万次播放。

硬核实验背后，是一个叫做“月都喷气”的民间航天爱好者团队。据该团队介绍，3个年轻人想通过该实验来证明，普通航天爱好者也有能力利用常见材料制造一个大推力火箭发动机上的部件。

实验设计完全从零开始

福建厦门的19岁男生小叶介绍，此次自主研发的是2000N全离心式喷注器液氧煤油火箭发动机。

离心式喷注器的原理和理论是在上世纪四十年代由苏联中央流体动力研究所研究员阿勃拉莫维奇提出。喷注器作为液体火箭发动机的核心装置，由旋流室、切线孔、喷嘴组成。其中液氧和煤油按照以下方式流动：由于压降作用，推进剂从切线孔进入旋流室，沿着旋流室壁面进行旋转，流向中心喷口，在喷嘴出口由于离心力的作用，会让液流形成伞状的液膜，后液膜破碎达到雾化效果。

因此，喷注器的设计非常关键。负责这次喷注器和发动机设计的另一位成员小黄告诉记者：“由于旋流器式的离心式喷嘴制作较为复杂，所以我们仿真采用的是切向孔离心式喷嘴。”

离心式喷注器由于对材料、技术有极高的要求，因此一般是用于大型的发动机装置中。目前来说，还没有爱好者涉足该喷注器的设计和使用，因此也没有能借鉴的地方。“实验设计完全是从零开始。”

原理设计仅仅只是实验的第一步，接下来还需要进行的是对于喷注器的建模和制作。“因为我们预算有限，所以尽可能取材于来自日常生活中常见的材料。”小叶说，例如用来做喷注器的面板，就是日常生活中保温壶所使用的304不锈钢，而视频中网友频频疑惑的“花洒”，就是喷注器。“它的面板上有许多焊接的小小的圆形凹槽，就是喷注器单元组成的一个阵列。”

除了材料的选择，加工工艺的好坏也是实验成败的关键。月都喷气团队动手加工制作的离心式喷注单元一旦切向孔打偏，或者流道边缘有毛刺，液体就不会做切向运动从而发生湍流，这将直接导致喷注器单元雾化质量的急剧降低。

对于网友质疑的焊接工艺，小叶告诉记者：“其实焊接只要达到它的有效强度即可。”因为“花洒”是空心的，即喷注器单元与外壳是分离的，这就需要用焊接将两者结合，以防止燃料泄露。

团队在本次实验中使用的是钎焊和手工TIG两种连接方式。小叶与团队成员会通过水压测试的方式来检测其是否达到了有效强度，再用CFD仿真模拟真实情况会发生的现象。

梦想不会放弃

历时一年多，团队终于将实验所需的所有设施准备好。在2019年8月28日15时许，进行了全离心式喷注器的2000N液氧煤油液体火箭发动机点火实验。

“一张放在发动机不远处的隔热毯被气流吹飞了近40米。”小叶回想起点火那一瞬间的震撼，至今还记忆犹新。

对于此次实验的结果，月都喷气团队总结认为，从发动机的实验来看它的确是失败了，但是从另一个角度来说我们也是成功的。这是项目中的一个关键的理论验证实验，目的是为了证明离心式喷注器结构应用于小型发动机的可行性。

由于是民间自发组织的实验，整个实验过程并非一帆风顺，资金、材料、场地等都出现问题。甚至一度在实验开始前，实验所需的燃料储存罐却怎么也打不开，几人在荒郊野外的试验场睡了一宿寻找解决办法。

月都喷气团队的实验视频在B站上收获了大量网友们的赞许和感叹，也吸引了我国航天融媒体官方账号“我们的太空”的回应：“中国航天未来可期!”这些都是让月都喷气团队万万没有想到的，但同时也给予了他们很大的信心。

月都喷气团队打算在2021年继续他们的实验，团队成员希望可以基于这次的设计以及经验，制作出第一台可实用的发动机，达到目前中国小推力商业液体火箭发动机的平均水准，也希望以此来激励更多对于航天领域有兴趣的年轻人。

南方日报记者 徐勉

实习生 彭一力