RocketAtlas

发动机

发动机是整枚火箭里信息密度最高的部件:烧什么、怎么把推进剂送进燃烧室、涡轮的废气去了哪里——这三个问题基本决定了一枚火箭能做什么、不能做什么。每一型都成对写「换来了什么 / 代价是什么」。

发动机是怎么工作的

可交互剖面图拆解每个部件、六种动力循环的流程图对比,以及比冲、扩张比、节流这些反复出现的概念。

读原理讲解

室压与比冲

横轴是燃烧室压力(衡量循环的先进程度),纵轴是真空比冲(衡量效率)。同一循环的发动机会聚成一团——这张图基本就是「循环决定性能上限」的可视化。

2503003504004500100200300燃烧室压力 (bar)真空比冲 (s)
分级燃烧循环燃气发生器循环全流量分级燃烧膨胀循环挤压式电泵循环

动力循环

推进剂

国家 / 地区

73 / 73 型发动机

五段固体助推器

Northrop Grumman · 2022

固体

固体

有史以来推力最大的固体火箭发动机:单枚 16,000 kN。

单台推力
16,000 kN
真空比冲
269 s
燃烧室压力

用于: 太空发射系统

RSRM 可复用固体火箭发动机

Thiokol / Northrop Grumman · 1981

固体

固体

史上飞行过的最大固体火箭发动机,也是挑战者号失事的地方。

单台推力
12,450 kN
真空比冲
268 s
燃烧室压力

用于: 航天飞机

RD-170

NPO Energomash · 1985

煤油

分级燃烧循环

推力最大的液体火箭发动机,至今无人超越:一泵四室,7,904 kN。

单台推力
7,257 kN
真空比冲
337 s
燃烧室压力
245 bar

用于: 能源号

P241 固体发动机

Europropulsion · 1996

固体

固体

Ariane 5 的两枚 EAP,每枚装 240 t 药柱,提供起飞推力的 92%。

单台推力
7,080 kN
真空比冲
275 s
燃烧室压力

用于: 阿丽亚娜五号 ECA

F-1

Rocketdyne · 1967

煤油

燃气发生器循环

迄今飞行过的推力最大的单燃烧室液体火箭发动机。

单台推力
6,770 kN
真空比冲
304 s
燃烧室压力
70 bar

用于: 土星五号

S139

ISRO / Vikram Sarabhai Space Centre · 1993

固体

固体

PSLV 的固体第一级,印度火箭最可靠的一环。

单台推力
4,800 kN
真空比冲
269 s
燃烧室压力

用于: 极轨卫星运载火箭

P120C

Avio / ArianeGroup · 2022

固体

固体

世界最大的整体式碳纤维壳体固体发动机,一款零件撑起欧洲两条产线。

单台推力
4,650 kN
真空比冲
278.5 s
燃烧室压力

用于: 织女星 C / 阿丽亚娜六号

RD-180

NPO Energomash · 2000

煤油

分级燃烧循环

美国买了二十年的俄罗斯发动机,也是美国国家安全发射体系里最大的一处依赖。

单台推力
3,827 kN
真空比冲
337.8 s
燃烧室压力
257 bar

用于: 宇宙神五号

S200

ISRO / Vikram Sarabhai Space Centre · 2014

固体

固体

世界第三大的固体助推器,LVM3 起飞时唯一在工作的动力。

单台推力
3,578 kN
真空比冲
274.5 s
燃烧室压力

用于: LVM3(GSLV Mk III)

RS-68A

Rocketdyne · 2012

氢氧

燃气发生器循环

推力最大的氢氧发动机,用性能换成本的典型样本。

单台推力
3,137 kN
真空比冲
412 s
燃烧室压力
97 bar

用于: 德尔塔四号重型

猛禽真空版 RVac

SpaceX · 2023

甲烷

全流量分级燃烧

Raptor 的大扩张比真空版,只在轨道段工作。

单台推力
2,530 kN
真空比冲
380 s
燃烧室压力
300 bar

用于: 星舰 / 超重型助推器

SRB-A3

IHI Aerospace · 2006

固体

固体

H-IIA 的固体助推器,一次失败后被重新设计的那一款。

单台推力
2,520 kN
真空比冲
284 s
燃烧室压力

用于: H-IIA

BE-4

Blue Origin · 2024

甲烷

分级燃烧循环

美国在 RD-180 断供后的替代方案,同时供应蓝色起源自家火箭与竞争对手 ULA。

单台推力
2,400 kN
真空比冲
340 s
燃烧室压力
134 bar

用于: 火神-半人马座 / 新格伦

猛禽 2

SpaceX · 2023

甲烷

全流量分级燃烧

史上第一款投入实际飞行的全流量分级燃烧(FFSC)发动机。

单台推力
2,255 kN
真空比冲
350 s
燃烧室压力
300 bar

用于: 星舰 / 超重型助推器

SRB-3

IHI Aerospace · 2023

固体

固体

为降本而主动做减法:取消了喷管摆动机构。

单台推力
2,158 kN
真空比冲
283.6 s
燃烧室压力

用于: H3

GEM 63XL

Northrop Grumman · 2024

固体

固体

碳纤维缠绕壳体的固体助推器,火神靠 0–6 枚的配置覆盖全运力谱系。

单台推力
2,027 kN
真空比冲
279 s
燃烧室压力

用于: 火神-半人马座

RD-0120

KBKhA(化学自动化设计局) · 1987

氢氧

分级燃烧循环

苏联唯一飞行过的大推力氢氧发动机,性能与 RS-25 相当,只飞了两次。

单台推力
1,961 kN
真空比冲
455 s
燃烧室压力
218 bar

用于: 能源号

RD-191

NPO Energomash · 2014

煤油

分级燃烧循环

RD-170 家族的单燃烧室末端产物:一套核心技术切成四分之一。

单台推力
1,922 kN
真空比冲
337.5 s
燃烧室压力
262 bar

用于: 安加拉 A5

RS-25(SSME)

Rocketdyne / Aerojet Rocketdyne · 1981

氢氧

分级燃烧循环

效率最高的量产液体火箭发动机,也是最贵、最难维护的一台。

单台推力
1,860 kN
真空比冲
452.3 s
燃烧室压力
207 bar

用于: 航天飞机 / 太空发射系统

NK-15V

库兹涅佐夫设计局 · 1969

煤油

分级燃烧循环

NK-15 的真空型,装在 N1 二级上,一次都没点着过。

单台推力
1,755 kN
真空比冲
346 s
燃烧室压力
145 bar

用于: N1 运载火箭

RD-275M

NPO Energomash · 2007

自燃

分级燃烧循环

质子号一级用了六十年的发动机,自燃推进剂里的分级燃烧机。

单台推力
1,746 kN
真空比冲
316 s
燃烧室压力
165 bar

用于: 质子-M

AJ-60A

Aerojet Rocketdyne · 2003

固体

固体

当时飞行过的最大单段固体助推器,Atlas V 的运力调节旋钮。

单台推力
1,688 kN
真空比冲
279 s
燃烧室压力

用于: 宇宙神五号

NK-15

库兹涅佐夫设计局 · 1969

煤油

分级燃烧循环

世界第一款富氧分级燃烧煤油机,装在一枚四次全败的火箭上。

单台推力
1,510 kN
真空比冲
331 s
燃烧室压力
145 bar

用于: N1 运载火箭

LE-9

三菱重工业 · 2023

氢氧

膨胀循环

把「只能做上面级」的膨胀循环推到 1,471 kN 的一级发动机。

单台推力
1,471 kN
真空比冲
425 s
燃烧室压力
100 bar

用于: H3

火神 2

Snecma(今 ArianeGroup) · 2002

氢氧

燃气发生器循环

Ariane 5 芯级唯一的主发动机,从地面点火工作到 T+540 s。

单台推力
1,390 kN
真空比冲
431 s
燃烧室压力
117 bar

用于: 阿丽亚娜五号 ECA

火神 2.1

ArianeGroup · 2024

氢氧

燃气发生器循环

火神 2 的低成本改进型:性能不动,制造方式全改。

单台推力
1,370 kN
真空比冲
431 s
燃烧室压力
116 bar

用于: 阿丽亚娜六号

Zefiro-40

Avio · 2022

固体

固体

织女星 C 的第二级,也是它停飞两年的原因。

单台推力
1,304 kN
真空比冲
293.5 s
燃烧室压力

用于: 织女星 C

YF-100

航天六院 · 2015

煤油

分级燃烧循环

中国第一款大推力富氧分级燃烧发动机,撑起了整个新一代长征系列。

单台推力
1,200 kN
真空比冲
335 s
燃烧室压力
180 bar

用于: 长征七号 / 长征五号

LE-7A

三菱重工业 / IHI · 2001

氢氧

分级燃烧循环

主动把性能调低、把可靠性调高的分级燃烧氢氧机。

单台推力
1,098 kN
真空比冲
440 s
燃烧室压力
120 bar

用于: H-IIA

J-2

Rocketdyne · 1966

氢氧

燃气发生器循环

美国第一款实用氢氧发动机,也是第一款能在真空中重启的大推力发动机。

单台推力
1,028 kN
真空比冲
421 s
燃烧室压力
53 bar

用于: 土星五号

梅林 1D 真空版

SpaceX · 2013

煤油

燃气发生器循环

Merlin 的真空版:扩张比 165,喷管延伸段为铌合金辐射冷却。

单台推力
981 kN
真空比冲
348 s
燃烧室压力
97 bar

用于: 猎鹰重型 / 猎鹰九号 Block 5

梅林 1D

SpaceX · 2013

煤油

燃气发生器循环

推重比最高的量产液体火箭发动机之一,为高频复用而生。

单台推力
845 kN
真空比冲
311 s
燃烧室压力
97 bar

用于: 猎鹰重型 / 猎鹰九号 Block 5

RD-107A

NPO Energomash · 2001

煤油

燃气发生器循环

RD-107 的现代化版本——七十年里推力总共只涨了不到 5%。

单台推力
838 kN
真空比冲
320 s
燃烧室压力
60 bar

用于: 联盟-2.1b

RD-107

OKB-456(格鲁什科设计局) · 1957

煤油

燃气发生器循环

四燃烧室共用一套涡轮泵,苏/俄多室发动机传统的起点。

单台推力
814 kN
真空比冲
306 s
燃烧室压力
58 bar

用于: R-7 / 卫星号

维卡斯(Vikas)

ISRO 液体推进系统中心 · 1992

自燃

燃气发生器循环

源自法国 Viking 的国产化型号,撑起印度所有中大型火箭四十年。

单台推力
799 kN
真空比冲
293 s
燃烧室压力
58 bar

用于: 极轨卫星运载火箭 / LVM3(GSLV Mk III)

RD-108A

NPO Energomash · 2001

煤油

燃气发生器循环

芯级版本,四燃烧室 + 4 个游机,工作到 T+286 s。

单台推力
792 kN
真空比冲
320 s
燃烧室压力
58 bar

用于: 联盟-2.1b

RD-108

OKB-456(格鲁什科设计局) · 1957

煤油

燃气发生器循环

与 RD-107 同源的芯级版本,多两个游动喷管以独立承担三轴控制。

单台推力
745 kN
真空比冲
315 s
燃烧室压力
51 bar

用于: R-7 / 卫星号

YF-22B

航天六院 · 1975

自燃

燃气发生器循环

二级主机,固定安装、不参与姿态控制。

单台推力
742 kN
真空比冲
298 s
燃烧室压力
71 bar

用于: 长征三号乙 / 长征二号F

YF-20B

航天六院 · 1975

自燃

燃气发生器循环

源自东风五号的中国第一代主力发动机,四台并联成 YF-21C 机组。

单台推力
740 kN
真空比冲
289 s
燃烧室压力
71 bar

用于: 长征三号乙 / 长征二号F

YF-25

北京航天动力研究所 · 1990

自燃

燃气发生器循环

长征系列助推器用的 YF-20 派生型,中国捆绑火箭三十年的基础。

单台推力
740 kN
真空比冲
燃烧室压力
74 bar

用于: 长征三号乙

KRE-075

韩国航空宇宙研究院(KARI) · 2021

煤油

燃气发生器循环

韩国第一款自研大推力液体火箭发动机,一款机同时担起一级与二级。

单台推力
735 kN
真空比冲
315 s
燃烧室压力
60 bar

用于: 世界号(KSLV-II)

PSOM-XL

ISRO / Vikram Sarabhai Space Centre · 2008

固体

固体

PSLV 的捆绑助推器,靠点火时序把起飞过载摊平。

单台推力
719 kN
真空比冲
262 s
燃烧室压力

用于: 极轨卫星运载火箭

BE-3U

Blue Origin · 2025

氢氧

膨胀循环

由亚轨道火箭 New Shepard 的 BE-3 发展而来的真空版膨胀排放循环机。

单台推力
710 kN
真空比冲
445 s
燃烧室压力
100 bar

用于: 新格伦

YF-77

航天六院 · 2016

氢氧

燃气发生器循环

中国唯一的大推力氢氧发动机,也是长征五号研制中最难的一环。

单台推力
700 kN
真空比冲
430 s
燃烧室压力
102 bar

用于: 长征五号

天鹊 TQ-12

蓝箭航天 · 2022

甲烷

燃气发生器循环

中国第一款投入飞行的大推力液氧甲烷发动机。

单台推力
657 kN
真空比冲
320 s
燃烧室压力
100 bar

用于: 朱雀二号

RD-0213

KBKhA(化学自动化设计局) · 1965

自燃

分级燃烧循环

质子号三级主机,配一台四喷管游动发动机做姿控。

单台推力
583 kN
真空比冲
325 s
燃烧室压力
147 bar

用于: 质子-M

RD-0210

KBKhA(化学自动化设计局) · 1965

自燃

分级燃烧循环

质子号二级的分级燃烧发动机,四台一组。

单台推力
582 kN
真空比冲
327 s
燃烧室压力
147 bar

用于: 质子-M

NK-21

库兹涅佐夫设计局 · 1969

煤油

分级燃烧循环

N1 第三级的发动机,同样没有飞行记录。

单台推力
402 kN
真空比冲
353 s
燃烧室压力
90 bar

用于: N1 运载火箭

Zefiro-9

Avio · 2012

固体

固体

织女星系列的第三级,初代与 C 型共用。

单台推力
314 kN
真空比冲
296 s
燃烧室压力

用于: 织女星 C

RD-0124

KBKhA(化学自动化设计局) · 2006

煤油

分级燃烧循环

四燃烧室富氧分级燃烧上面级机,煤油机中真空比冲最高的量产型号之一。

单台推力
294 kN
真空比冲
359 s
燃烧室压力
162 bar

用于: 联盟-2.1b

RD-0124A

KBKhA(化学自动化设计局) · 2014

煤油

分级燃烧循环

真空比冲 359 s——所有煤油火箭发动机里的最高值。

单台推力
294 kN
真空比冲
359 s
燃烧室压力
157 bar

用于: 安加拉 A5

A4 发动机

佩内明德陆军试验场 · 1942

乙醇

挤压式

人类第一款大型泵压式液体火箭发动机,此后所有火箭发动机的原型。

单台推力
245 kN
真空比冲
239 s
燃烧室压力
15 bar

用于: V-2 / A4

HPS3

ISRO / Vikram Sarabhai Space Centre · 1993

固体

固体

PSLV 的固体第三级,在真空里只负责堆速度。

单台推力
240 kN
真空比冲
295 s
燃烧室压力

用于: 极轨卫星运载火箭

CE-20

ISRO 液体推进系统中心 · 2017

氢氧

燃气发生器循环

印度在技术转让被叫停后自研二十年的成果。

单台推力
200 kN
真空比冲
443 s
燃烧室压力
60 bar

用于: LVM3(GSLV Mk III)

YF-115

西安航天动力研究所 · 2016

煤油

分级燃烧循环

新一代长征上面级的小推力富氧分级燃烧机,四台一组直接管三轴姿控。

单台推力
180 kN
真空比冲
341.5 s
燃烧室压力
120 bar

用于: 长征七号

Vinci

ArianeGroup · 2024

氢氧

膨胀循环

让阿丽亚娜从「专发大 GEO 卫星」变成通用火箭的那一台。

单台推力
180 kN
真空比冲
457 s
燃烧室压力
61 bar

用于: 阿丽亚娜六号

LE-5B

IHI Aerospace · 2001

氢氧

膨胀循环

膨胀排放循环的代表作,服役至今零飞行故障。

单台推力
137 kN
真空比冲
447 s
燃烧室压力
36 bar

用于: H-IIA

LE-5B-3

IHI Aerospace · 2023

氢氧

膨胀循环

H3 的上面级发动机:一级冒险,二级求稳的那个「稳」。

单台推力
137 kN
真空比冲
448 s
燃烧室压力
36 bar

用于: H3

RL10B-2

Pratt & Whitney(今 L3Harris Aerojet Rocketdyne) · 1998

氢氧

膨胀循环

带可展开喷管延伸段,真空比冲 462 s——化学火箭发动机的比冲纪录保持者。

单台推力
110 kN
真空比冲
462 s
燃烧室压力
44 bar

用于: 德尔塔四号重型 / 太空发射系统

RL10C-1

Aerojet Rocketdyne · 2014

氢氧

膨胀循环

服役六十年的 RL10 家族在半人马座上的现役型号。

单台推力
106 kN
真空比冲
449.7 s
燃烧室压力
44 bar

用于: 宇宙神五号

RL10C-1-1

L3Harris Aerojet Rocketdyne · 2021

氢氧

膨胀循环

RL10 家族的现役成员——同一族发动机自 1962 年服役至今。

单台推力
106 kN
真空比冲
453.8 s
燃烧室压力
44 bar

用于: 火神-半人马座

天鹊 TQ-11

蓝箭航天 · 2022

甲烷

燃气发生器循环

二级游动发动机,负责姿态控制与末速精调。

单台推力
98 kN
真空比冲
338 s
燃烧室压力

用于: 朱雀二号

YF-75D

航天六院 · 2016

氢氧

膨胀循环

中国第一款膨胀循环发动机,可多次启动。

单台推力
88 kN
真空比冲
442 s
燃烧室压力
41 bar

用于: 长征五号

YF-75

西安航天动力研究所 · 1994

氢氧

燃气发生器循环

中国第一代实用氢氧上面级发动机,撑起了长征三号系列三十年的 GTO 任务。

单台推力
79 kN
真空比冲
438 s
燃烧室压力
37 bar

用于: 长征三号乙

KRE-007

韩国航空宇宙研究院(KARI) · 2021

煤油

燃气发生器循环

世界号的第三级发动机,也是首飞失败的那一级。

单台推力
69 kN
真空比冲
325 s
燃烧室压力
50 bar

用于: 世界号(KSLV-II)

HM7B

Snecma · 1979

氢氧

燃气发生器循环

源自 Ariane 4 的成熟氢氧上面级发动机,服役四十余年。

单台推力
67 kN
真空比冲
446 s
燃烧室压力
37 bar

用于: 阿丽亚娜五号 ECA

YF-23B

航天六院 · 1975

自燃

燃气发生器循环

二级游动发动机,四台可摆动,负责姿态控制与末速精调。

单台推力
47 kN
真空比冲
289 s
燃烧室压力

用于: 长征二号F

OMS 轨道机动发动机(AJ10-190)

Aerojet · 1981

自燃

挤压式

航天飞机的入轨与离轨发动机,AJ10 家族在轨道上的一个分支。

单台推力
27 kN
真空比冲
316 s
燃烧室压力
8.6 bar

用于: 航天飞机

卢瑟福

Rocket Lab · 2017

煤油

电泵循环

世界第一款投入轨道飞行的电泵循环发动机,主要承力件全部 3D 打印。

单台推力
24 kN
真空比冲
343 s
燃烧室压力
55 bar

用于: 电子号

S5.98M(微风-M 主机)

KBKhM(化学机械设计局) · 2000

自燃

燃气发生器循环

质子号与安加拉共用的上面级发动机,可重启八次。

单台推力
20 kN
真空比冲
328 s
燃烧室压力
98 bar

用于: 安加拉 A5

PS4 发动机

ISRO 液体推进系统中心 · 1993

自燃

挤压式

推力只有 7.6 kN,却决定了 PSLV 全部的入轨精度。

单台推力
8 kN
真空比冲
308 s
燃烧室压力
15 bar

用于: 极轨卫星运载火箭

MEA(RD-843)

南方设计局(Yuzhnoye) · 2012

自燃

挤压式

织女星第四级 AVUM 的主发动机,整枚火箭的精度都靠它。

单台推力
2 kN
真空比冲
315.5 s
燃烧室压力
10 bar

用于: 织女星 C

居里

Rocket Lab · 2018

自燃

挤压式

Kick Stage 上的小型可多次点火发动机,把每颗小卫星送到各自的精确轨道。

单台推力
0 kN
真空比冲
320 s
燃烧室压力

用于: 电子号