民营火箭企业星河动力（北京）空间科技有限公司（下称“星河动力”）“智神星”重复使用中型液体运载火箭研制又有新突破。7月5日至7月6日，该型火箭40吨级重复使用液氧/煤油发动机燃气发生器两天内完成7次点火试车，累计试车时间380秒，单次最长工作时间100秒。
星河动力燃气发生器点火试车
试验数据初步分析表明，燃气发生器启动和关机正常，试验数据与预调值吻合，出口火焰稳定；试验最大特征速度效率接近100%，出口燃气温度均匀性小于等于±28℃，无启动温度峰等。星河动力方面表示，各项指标均已达到国际先进水平。
星河动力（北京）空间科技有限公司成立于2018年2月，是从事低成本商业航天发射业务的民营航天公司。其核心产品及服务分两条路径，一是“谷神星”系列小型固体运载火箭发射服务，二是“智神星”系列中型液体运载火箭发射服务等。
SpaceX梅林（Merlin）发动机试车图
这家火箭民企的目标是造出中国的“猎鹰9号”，其自主研制的液氧/煤油发动机正是对标“猎鹰9号”的梅林发动机。星河动力小型固体火箭“谷神星一号”面向低轨商业小卫星市场，预计2020年3月首飞，中型液体运载火箭“智神星一号”预计2022年12月首飞。
如果涡轮泵是心脏，燃气发生器就是心脏起搏器
7月6日上午，在试验现场，监控室内的工作人员校对工况参数。监控画面上，地面持续喷水降温。随着一声鸣响，液体发动机燃气发生器再次点火，火焰“啪”一声从喷管中喷出，随后喷出的高温燃气弥漫在试车台所在的山谷中，而原本银色的排气管已经“烧”红。工作人员说，这台燃气发生器已经历第6次点火，试验过燃料和氧化剂不同混合比以及多种压力、气温下的工况。
星河动力球锥型燃气发生器
燃气发生器是火箭发动机中产生燃气的组件，通过产生高温高压的燃气驱动涡轮泵工作。要了解燃气发生器，还要从涡轮泵讲起。
火箭发动机中的涡轮泵是对氧化剂和燃料进行增压的一种联动装置，来自贮箱的氧化剂和燃料经涡轮泵增压后可供应到推力室进行燃烧。推力室是火箭发动机中完成推进剂能量转化和产生推力的组件，火箭的氧化剂和燃料在推力室中燃烧产生推力。
那么，如何使涡轮泵一直源源不断地吸氧化剂和燃料进入推力室燃烧？这就需要依靠燃气发生器的驱动。星河动力联合创始人夏东坤介绍，由涡轮泵吸入的氧化剂和燃料除大部分进入推力室燃烧，还有一小部分进入燃气发生器。燃气发生器燃烧后形成的高温高压燃气推动涡轮泵再吸推进剂，一小部分推进剂进入燃气发生器，大部分进入推力室，由此形成循环。形象地讲，如果涡轮泵是心脏，那么燃气发生器就是心脏起搏器。
如果燃气发生器燃烧不稳定、燃气温度不均匀，涡轮叶片将工作在流速忽快忽慢、温度忽高忽低的环境里，寿命大打折扣，无法实现多次使用目标，甚至烧掉涡轮泵。
满足燃气温度均匀性，国内首创球锥型燃气发生器
“燃气发生器要能变工况工作，压力、温度、混合比都要满足发动机要求。”星河动力液体发动机技术负责人表示，此次试验的推进剂流量范围3.2kg//s，混合比范围0.3-0.5，室压范围4兆帕-8兆帕，覆盖了发动机4：1深度变推力的全部工况范围。
氧化剂和燃料也被总称为推进剂，他们总是按一定的流量和混合比进入燃烧室雾化、混合和燃烧。雾化使液体分散成微小液滴，通过雾化的氧化剂和燃料待在一起时更均匀，燃烧也更缓和。采用三股互击的方式喷注氧化剂和燃料，比原先的二股互击式提高了混合的效率。
燃气发生器试车图
膜燃料与燃烧区的高温燃气需强迫掺混才能实现均匀。为此团队设计了特殊结构的扰流环，使燃气发生器内部形成多个回流区，提升混合与燃烧效率。
传统的桶装燃气发生器
上述液体发动机技术负责人表示，球锥型多回流涡异形发生器从球段到锥段以及燃气发生器的出口处共有多个回流涡，以此增强出口燃气温度均匀性。
