液氫液氧火箭發(fā)動機是指采用液態(tài)氫作為燃料、液態(tài)氧作為氧化劑的發(fā)動機。液氫液氧發(fā)動機是目前已知化學燃料中比沖最高的燃料組合，因此大推力的液氫液氧發(fā)動機是目前世界液體火箭發(fā)動機技術的發(fā)展趨勢之一，也是航天強國的標志之一。
比沖的定義為：單位重量推進劑產(chǎn)生的沖量，或單位質(zhì)量的推進劑產(chǎn)生的推力。比沖量是用于衡量火箭或飛機發(fā)動機效率的重要物理參數(shù)。其大小與發(fā)動機的推進劑化學能、燃燒效率和噴管效率相關。發(fā)動機比沖越高，相同條件下推進劑能夠產(chǎn)生的速度增量也越大，發(fā)動機效率也就越高。
比沖是不同燃料組合的比沖詳見下圖.
比沖是不同燃料組合的比沖值對比，單位：秒
從上圖中各種不同燃料組合的理論比沖值，我們可以看到液氫液氧組合的比沖最大，也是唯一個比沖大于400的組合，達到了457，遠超排名第二的液氧甲烷發(fā)動機的365。
因此液氫液氧發(fā)動機也成為各航天大國的主力大運力火箭的發(fā)動機主流，如歐空局的阿里亞娜5、美國的德爾塔4/德爾塔4重型和日本的H2A/H2B等。
大推力液氫液氧發(fā)動機同樣也是多國下一代大推力火箭的標配之一，如美國的太空發(fā)射系統(tǒng)SLS、日本的H3、歐空局的阿里亞娜6等。
日本的H-2B火箭與中國的長征五號
液氫發(fā)動機的缺點也很明顯：成本高。液氫的制備、 儲存和運輸技術難度大、要求高等導致液氫發(fā)動機成本高昂。因此許多民營航天公司如馬斯克的太空探索技術(SpaceX)、貝索斯的藍色起源(Blue Origin)以及我國的藍箭集團都致力于研發(fā)成本更低復用性更好的液氧甲烷發(fā)動機，以期望最大程度降低發(fā)射成本。
中國和日本最強的液氫液氧火箭發(fā)動機中國和日本最強的液氫液氧火箭發(fā)動機
中國新一代的YF-77液氫液氧火箭發(fā)動機： 新一代大運載火箭“長征五號”芯級的大推力氫氧發(fā)動機。采用雙渦輪分別驅(qū)動液氫泵和液氧泵工作方式，具有混合比和推力調(diào)節(jié)功能，以提高火箭運載能力。YF-77和YF-100液氧煤油發(fā)動機成為新一代火箭的主力發(fā)動機。YF-77發(fā)動機于2001年立項研制，歷經(jīng)十多年艱苦攻關，于2016年11月首飛。
日本的最新LE-7A液氫液氧火箭發(fā)動機：LE-7A是日本為H2A及H2B火箭系列制造的液態(tài)氫氧發(fā)動機。是第一種第一級主引擎。由三菱重工主導研發(fā)。
中國和日本最強的液氫液氧火箭發(fā)動機對比
從上表的對比我們可以看出日本的LE-7A，無認是推力、比沖還是室壓、首飛時間、成功率等各方面都全面領先。這主要是日本的液氫液氧火箭發(fā)動機的起步較早，研發(fā)投入多等因素造成。LE-7A發(fā)動機在2001實現(xiàn)首飛，到目前為止發(fā)射48次；我國的YF-77在2001年開始研制，2016年實現(xiàn)首飛，目前只已經(jīng)完成了2次發(fā)射。
日本下一代大推力液氫液氧發(fā)動機，LE-9將達到150噸級，將作為H3火箭的芯級發(fā)動機。LE-9已經(jīng)于2017年9月首次靜態(tài)點火測試，2018年6月和2019年初進行了一系列的點火測試，將于2020年進行首次飛行。
綜上，我們可以看到，我國的液氫液氧火箭發(fā)動機和鄰居日本相比還是有一定技術差距。而且日本的下一代推力更大的LE-9，推力將達到150噸，并已經(jīng)完成多次點火測試。另外在固體發(fā)動機方面，日本也是處于領先地位。
我國則在偏二甲肼-四氧化二氮發(fā)動機、液氧煤油發(fā)動機方面領先日本，因此也算是各有所長。
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中國日本火箭技術誰更強？兩國現(xiàn)役火箭實力大比拼
中國日本火箭發(fā)動機大比拼，誰更強？
參考資料：JAXA、三菱重工官網(wǎng)相關介紹
維基百科相關詞條
Encyclopedia Astronautica
