火箭发动机的“技术鄙视链”

文 | 反熵 最近，中国商业火箭发动机圈里，一个词出现得越来越频繁：全流量补燃。 蓝箭的“蓝焱”、星梭的“猛犸一号”、天兵规划中的天火21，再加上火圣宇航、微光启航等项目，越来越多团队把下一代液体动力押向这条路线。它也是SpaceX猛禽发动机采用的循环方式。 这很容易制造一种直觉：都做到全流量补燃了，发动机当然更先进。 商业火箭的确有自己的鄙视链。能回收的压过一次性，大运力压过小运力，液体火箭又往往比固体火箭更受追捧。到了发动机，此前我们写过“百吨级”。推力从几十吨做到上百吨，难度当然会上升，可吨位只是体量概念，并非能力等级。 推力之外，发动机圈还有一套更专业、也更容易产生优越感的排序——循环方式。 梅林并不落后 猎鹰9号一级使用9台梅林发动机，烧液氧和煤油，采用燃气发生器循环。大型液体火箭工作时，燃烧室内部压力很高，推进剂必须先通过高速涡轮泵加压，才能持续进入燃烧室。但是，涡轮泵也是一个功率惊人的机器，它也需要动力。那么，它靠什么转？ 梅林发动机会拿出一小部分液氧和煤油，在主燃烧室之外的燃气发生器里燃烧，用产生的高温燃气推动涡轮，涡轮再带着燃料泵和氧泵旋转。完成任务以后，这部分燃气直接排出，不再进入主燃烧室充分膨胀做功。 代价是损失一部分推进剂效率，好处是系统相对直接，压力和热环境也不必推得过于激进。SpaceX至今仍明确写着，梅林采用燃气发生器循环，而且从设计之初就考虑了回收和重复使用。猎鹰9号后来建立起来的高频发射和一级复用能力，靠的就是这套今天看起来不算“顶级”的循环。 猛禽强在哪里 到了星舰，SpaceX把发动机换成了猛禽。 猛禽使用液氧甲烷，采用全流量分级燃烧循环，也就是国内常说的全流量补燃。燃料和氧化剂分别进入富燃、富氧预燃室，驱动各自的涡轮泵，随后两路燃气全部进入主燃烧室继续燃烧。 它比梅林强在哪里？涡轮是关键。 梅林只有少量推进剂负责推动涡轮。如果涡轮需要很大功率，这一小股燃气就要承担更高的能量负荷。全流量循环让几乎全部推进剂先经过两个预燃室，参与驱动涡轮的质量流量大幅增加。同样要获得一份功率，参与做功的工质更多，每公斤燃气承担的负荷可以降低。与此同时，两个预燃室分别工作在富燃和富氧状态，燃气温度也被控制在涡轮材料能够承受的范围内。两层因素叠加，涡轮入口温度和热应力都有条件下降。 这不是一句泛泛的“性能更先进”。NASA与美国空军当年做Integrated Powerhead Demonstration全流量分级燃烧验证时，就把这一点列为主要优势：更多推进剂流经涡轮，可以降低涡轮温度和应力，延长寿命；项目本身按照最高200次重复使用目标设计。 所以，如果只看循环架构和技术复杂度，全流量补燃确实站在高位。 百台梅林行吗 可问题也随之而来。猎鹰9号的梅林既然已经成熟，为什么星舰不继续用？33台猛禽，换成90台、100台梅林不行吗？ 按SpaceX目前公布的V3参数，猛禽3海平面推力约250吨；梅林约86吨，前者接近后者的3倍。Super Heavy总起飞推力约8240吨，如果完全忽略推进剂、体积和整箭设计差异，大约需要96台梅林才能达到类似量级。 近百台发动机并不存在物理禁区，麻烦在于火箭尾部不是无限大的。每增加一台发动机，都要增加供液、阀门、点火、控制和监测系统，还要处理启动时序、故障隔离、推力结构和密集尾焰带来的热环境。何况梅林烧煤油，星舰从贮箱到发动机已经选择液氧甲烷。 所以，SpaceX需要更大的单机推力和推力密度，也需要为长期复用控制发动机热负荷。猛禽的复杂，有它明确的使用条件。 全流量正升温 这几年，中国也开始频繁出现全流量补燃发动机。 2026年3月，蓝箭航天220吨级“蓝焱”完成整机全系统长程试车，自2025年5月首次全系统试车以来，累计完成100余次全系统点火；7月，星梭科技200吨级“猛犸一号”公开完成氧泵和甲烷泵水力试验；天兵科技2026年9月公开的后续动力规划中，2450千牛的天火21同样采用全流量补燃。火圣宇航200吨级“火圣一号”、微光启航“华光一号”等同样披露过相关预燃室或液流试验。北京2026年发布的可重复使用火箭技术储备课题里，也出现了两项全流量补燃关键技术方向。 热度已经起来了。 但这有一个很容易产生错觉的地方：同样都是“全流量补燃”，成熟度可能差得很远。循环方式在方案阶段就可以确定，飞行可靠性、寿命和批量制造能力，却只能一步步做出来。 循环没有王座 马斯克自己最清楚猛禽付出的代价。 2021年，他带Everyday Astronaut参观Starbase时说，为猛禽建立制造体系投入的精力，可能是发动机设计本身的10到100倍。他随后又谈到猛禽最难解决的问题之一：怎样把每吨推力的成本压到1000美元以下。到了猛禽3，外观越来越简洁，内部制造却依然复杂，大量结构需要依赖高度定制的