朱森元，中国运载火箭技术研究院研究员，博士生导师，1995年被选为中科院院士。1930年出生，江苏溧阳人，毕业于莫斯科包曼高工研究生院，回国后参加过我国第一代地地导弹的研制，1970年开始主持氢氧火箭发动机的预先研究，转为型号研制后继续参加研制工作。直到第一，第二颗通讯卫星成功发射。

　　朱森元院士曾任国家高技术发展计划(863计划)航天领域专家组成员，火箭发动机和大型运载火箭专家组组长，国家高技术航天领域863-702专家组技术咨询专家。

　　曾获国家科技进步一等奖。2001年2月获国家科技部和解放军总装备部授予的“国家863计划十五周年先进个人”奖牌和荣誉证书。

　　氢氧火箭发动机的特点

　　20世纪60年代初苏联和美国展开载人登月竞赛美国非常重视大推力氢氧火箭发动机的研制，其“土星-5号”载人登月运载火箭，除一级由五台大推力液氧煤油发动机组成的助推器外，二级和三级火箭都用大推力氢氧火箭发动机，因此起飞重量只有2950吨，结构简单、性能先进、可靠性高，成功地实现了6次载人登月，当时苏联虽有技术最先进的液氧煤油火箭发动机，但推力较小，单机推力只有150吨。由于没有重视大推力氢氧火箭发动机的研制。苏联只能用“科学-1 号”运载火箭。助推器由32台单机液氧煤油发动机捆绑而成，起飞重量高达3 800吨，不仅性能不先进，而且结构复杂，可靠性很低，两次发射都以失败而告终，所以所有航天技术发达国家都追求用先进的氢氧火箭发动机作运载火箭的动力装置。

　　氢氧火箭发动机和普通火箭发动机一样，由涡轮泵将推进剂增压到设计值后，送入燃烧室燃烧，产生高压高温燃气流，通过喷管转换成推力，推动火箭加速飞行。它最突出的优点是采用了高能的液氢液氧作推进剂。在化学推进剂中，氢氧火箭发动机的比冲最高，所谓比冲是指从喷管中每排出1千克／秒流量燃气，能产生多少千克推力之意。这是一个非常重要的性能数据，它不仅是火箭发动机先进性的标志，还决定着火箭的起飞质量。

　　要用液氢液氧作推进剂，必须解决一系列超低温技术：如超高转速液氢涡轮泵设计技术，液氢液氧高效率燃烧技术及莫再生冷却技术等。所谓超低温技术是指液氢的低温材料密封技术，液氢工业生产、贮存、运输技术，低温火箭贮箱绝热技术，液氢的加注、增压、排放及其安全操作等技术，若要使运载火箭技术进入国际先进行列，以上这些技术是首先必须解决的。

　　我国氢氧火箭发动机如何从基础研究走上工程应用?

　　早在1958至 1960年间，钱学森任中国科学院力学所所长时，在北京怀柔就开始筹建氢氧火箭发动机的研究工作主要研究气氢液氧的燃烧技术，最初试验件的推力只有200 千克，燃烧宰压力仅1.5兆帕，燃烧室身部用水作冷却剂。到1966年“文化大革命”时，研究工作被迫停止了。

　　1961年，当时的国防科委根据钱学森同志的建议成立140专业组，研究液氢在火箭上的应用问题，1962年6月，在国防部五院101站筹建液氢低温技术研究室，其主要任务是建立液氢生产车间(液氢生产能力为100升／小时)和相关的低温技术研究。

　　1965年3月，当时的一分院11所组建氢氧火箭发动机研究小组，同年9月国防科委在上海召开了140-3次专业会议，除101站和11所参加外，还有铁道部和燃化部等的机关人员参加。会上确定101站负责研制30米3真空多层绝热的试验液氢贮箱，铁道部负责研制40米3铁路运输液氢槽车，燃化部负责液氢工业生产　这次会议大大促进了液氢低温技术的发展。101站不仅加快了液氢生产车间建设的进度，而且考虑到减少大型超低温液氢贮箱研制的风险，先研制一个6.5米3真空多层绝热的液氢贮箱、3.5米3的公路运输液氢槽车以及通用的800升真空绝热的液氢高压试验贮箱。这些基础设施为氢氧火箭发动机各种部件的预先研究提供了必要的条件。

　　1966年9月14日，101站负责液氢生产车间的深冷液化设备系统调试成功，并成功地生产出液氢。由于“文化大革命”进入高潮，全部工作又停了下来。

　　第一次推动1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星发射成功后，随即提出了“三星一船”的发展规划，同年10月，任新民同志召集火箭总体部和发动机研究设计所几位技术人员研究：将“长征一号”运载火箭的固体三子级换成氢氧三子级火箭，能否用来运载导航卫星?大家对此问题很感兴趣，认为可列入发展规划开展研究于是火箭总体设计部提出了氢氧火箭发动机设计任务书的征求意见稿，要求真空推力为4吨，第一步为一次起动，由燃气舵控制推力向量，第二步要求二次起动和双向摇摆。这就是我国第一台氢氧火箭发动机(代号YF-70)设计任务书的来源，于是氢氧火箭发动机的预先研究正式展开。

　　1970年的政治形势对发展氢氧火箭发动机新技术研究非常不利，正常的科研生产指挥系统已经多年处于瘫痪状态采用三结合的形式开展预研比较适合当时的社会潮流。1970年12月15日，成立了设计、试验、生产三结合研制队伍，全部设计人员都下到车间开展设计由于设计人员的事业心很强，又能吃苦耐劳，工人师傅很欢迎知识分子和他们结合。积极主动支持氢氧火箭发动机新技术研究。因此在初期，简单的试验件研究工作进展很顺利，如早已下厂的800千克推力氢氧燃烧试验件，只用一个月左右就生产出来了，1971年春节前，当101站进行第一次800千克推力液氢液氧燃烧试验成功时，七机部的领导亲临现场来观看和祝贺。

　　三结合研制还加快了氢氧涡轮泵、低温活门等的研制工作。液氢泵和液氧泵是通过高速传动齿轮连接的，齿轮在30 K的超低温下的条件下工作，它的润滑问题如何解决?研制队伍于是决定自建超低温高速传动齿轮试验台，日夜奋战6个月，将11所高速泵试验台增加套低温系统，开展了高速传动齿轮润滑方案的筛选试验。通过6个方案的筛选，初步找到了固体润滑膜方案，突破了一个技术关键。

　　这种会战性的三结合研制，不仅解决了氢氧涡轮泵设计问题，也确定了氢氧发动机的推进剂供应系统方案，同时又找到一种低温工程塑料可用作液氢活门的密封材料，所以在那时的形势下三结合确实给氢氧发动机预研工作起到了“第一次推动”作用。

　　氢氧发动机的首次寒流在极左思潮横行的时候，不允许全力以赴的攻克技术关键，有人指责氢氧三结合是搞唯生产力论，忽视了对知识分子的改造等，于是不得不花很多时间去参加各种讲用会、批判会，接受再教育，更糟糕的是导航卫星运载任务亦莫名其妙地被取消了，氢氧发动机的预研工作几乎无人过问。

　　任何新技术的突破总不会一帆风顺的，氢氧火箭发动机亦不例外。研制过程中的各种各样的怪现象也接踵而来。

　　验收3.5米3的液氢公路运输槽车时，需要加注液氢以检查它的日蒸发率但经过24小时加注后，制氢车间报告已加了3米3的液氢，但试验人员确认车内还没有液氢液氢都跑到哪里去了?经分析才发现，从制氢车间到液氢公路运输槽车的安全距离有30米，长距离管道输送系统的漏热问题没有解决，所以液氢在输送管内已经变成气氢了。

　　氢氧燃气发生器热试车，明明点着了火，但过一会儿，火焰冲出燃烧室外，在远离试验件2米处燃烧，而燃气发生器竟成为冷流喷射器，这显然是氢氧混合比严重偏离设计值造成的。怎么会自动变化氢氧混合比呢?

　　测量液氢液面用的陶瓷晶体片浸泡在液氢杜瓦瓶内，竟失去了信号，怀疑是线路松动，取出检查后再次放入液氧杜瓦瓶内，突然冲出火光，并伴有响声，这又是什么原因?

　　高速液氢低温轴承经常出现“短命”烧伤性破坏，设计方、使用方对故障分析意见不一，谁亦说不清液氢轴承的寿命和哪些因素有关。

　　种种迹象表明研制氢氧发动机不是那么容易。于是各种吹冷风的言论亦从多方面袭来，这阵寒流吹得氢氧火箭发动机的研制队伍处于低潮。