朱森元，中國運載火箭技術研究院研究員，博士生導師，1995年被選為中科院院士。1930年出生，江蘇溧陽人，畢業于莫斯科包曼高工研究生院，回國后參加過我國第一代地地導彈的研制，1970年開始主持氫氧火箭發動機的預先研究，轉為型號研制后繼續參加研制工作。直到第一，第二顆通訊衛星成功發射。

　　朱森元院士曾任國家高技術發展計劃(863計劃)航天領域專家組成員，火箭發動機和大型運載火箭專家組組長，國家高技術航天領域863-702專家組技術咨詢專家。

　　曾獲國家科技進步一等獎。2001年2月獲國家科技部和解放軍總裝備部授予的“國家863計劃十五周年先進個人”獎牌和榮譽證書。

　　氫氧火箭發動機的特點

　　20世紀60年代初蘇聯和美國展開載人登月競賽美國非常重視大推力氫氧火箭發動機的研制，其“土星-5號”載人登月運載火箭，除一級由五臺大推力液氧煤油發動機組成的助推器外，二級和三級火箭都用大推力氫氧火箭發動機，因此起飛重量只有2950噸，結構簡單、性能先進、可靠性高，成功地實現了6次載人登月，當時蘇聯雖有技術最先進的液氧煤油火箭發動機，但推力較小，單機推力只有150噸。由于沒有重視大推力氫氧火箭發動機的研制。蘇聯只能用“科學-1 號”運載火箭。助推器由32臺單機液氧煤油發動機捆綁而成，起飛重量高達3 800噸，不僅性能不先進，而且結構復雜，可靠性很低，兩次發射都以失敗而告終，所以所有航天技術發達國家都追求用先進的氫氧火箭發動機作運載火箭的動力裝置。

　　氫氧火箭發動機和普通火箭發動機一樣，由渦輪泵將推進劑增壓到設計值后，送入燃燒室燃燒，產生高壓高溫燃氣流，通過噴管轉換成推力，推動火箭加速飛行。它最突出的優點是采用了高能的液氫液氧作推進劑。在化學推進劑中，氫氧火箭發動機的比沖最高，所謂比沖是指從噴管中每排出1千克／秒流量燃氣，能產生多少千克推力之意。這是一個非常重要的性能數據，它不僅是火箭發動機先進性的標志，還決定著火箭的起飛質量。

　　要用液氫液氧作推進劑，必須解決一系列超低溫技術：如超高轉速液氫渦輪泵設計技術，液氫液氧高效率燃燒技術及莫再生冷卻技術等。所謂超低溫技術是指液氫的低溫材料密封技術，液氫工業生產、貯存、運輸技術，低溫火箭貯箱絕熱技術，液氫的加注、增壓、排放及其安全操作等技術，若要使運載火箭技術進入國際先進行列，以上這些技術是首先必須解決的。

　　我國氫氧火箭發動機如何從基礎研究走上工程應用?

　　早在1958至 1960年間，錢學森任中國科學院力學所所長時，在北京懷柔就開始籌建氫氧火箭發動機的研究工作主要研究氣氫液氧的燃燒技術，最初試驗件的推力只有200 千克，燃燒宰壓力僅1.5兆帕，燃燒室身部用水作冷卻劑。到1966年“文化大革命”時，研究工作被迫停止了。

　　1961年，當時的國防科委根據錢學森同志的建議成立140專業組，研究液氫在火箭上的應用問題，1962年6月，在國防部五院101站籌建液氫低溫技術研究室，其主要任務是建立液氫生產車間(液氫生產能力為100升／小時)和相關的低溫技術研究。

　　1965年3月，當時的一分院11所組建氫氧火箭發動機研究小組，同年9月國防科委在上海召開了140-3次專業會議，除101站和11所參加外，還有鐵道部和燃化部等的機關人員參加。會上確定101站負責研制30米3真空多層絕熱的試驗液氫貯箱，鐵道部負責研制40米3鐵路運輸液氫槽車，燃化部負責液氫工業生產　這次會議大大促進了液氫低溫技術的發展。101站不僅加快了液氫生產車間建設的進度，而且考慮到減少大型超低溫液氫貯箱研制的風險，先研制一個6.5米3真空多層絕熱的液氫貯箱、3.5米3的公路運輸液氫槽車以及通用的800升真空絕熱的液氫高壓試驗貯箱。這些基礎設施為氫氧火箭發動機各種部件的預先研究提供了必要的條件。

　　1966年9月14日，101站負責液氫生產車間的深冷液化設備系統調試成功，并成功地生產出液氫。由于“文化大革命”進入高潮，全部工作又停了下來。

　　第一次推動1970年4月24日，我國第一顆人造地球衛星發射成功后，隨即提出了“三星一船”的發展規劃，同年10月，任新民同志召集火箭總體部和發動機研究設計所幾位技術人員研究：將“長征一號”運載火箭的固體三子級換成氫氧三子級火箭，能否用來運載導航衛星?大家對此問題很感興趣，認為可列入發展規劃開展研究于是火箭總體設計部提出了氫氧火箭發動機設計任務書的征求意見稿，要求真空推力為4噸，第一步為一次起動，由燃氣舵控制推力向量，第二步要求二次起動和雙向搖擺。這就是我國第一臺氫氧火箭發動機(代號YF-70)設計任務書的來源，于是氫氧火箭發動機的預先研究正式展開。

　　1970年的政治形勢對發展氫氧火箭發動機新技術研究非常不利，正常的科研生產指揮系統已經多年處于癱瘓狀態采用三結合的形式開展預研比較適合當時的社會潮流。1970年12月15日，成立了設計、試驗、生產三結合研制隊伍，全部設計人員都下到車間開展設計由于設計人員的事業心很強，又能吃苦耐勞，工人師傅很歡迎知識分子和他們結合。積極主動支持氫氧火箭發動機新技術研究。因此在初期，簡單的試驗件研究工作進展很順利，如早已下廠的800千克推力氫氧燃燒試驗件，只用一個月左右就生產出來了，1971年春節前，當101站進行第一次800千克推力液氫液氧燃燒試驗成功時，七機部的領導親臨現場來觀看和祝賀。

　　三結合研制還加快了氫氧渦輪泵、低溫活門等的研制工作。液氫泵和液氧泵是通過高速傳動齒輪連接的，齒輪在30 K的超低溫下的條件下工作，它的潤滑問題如何解決?研制隊伍于是決定自建超低溫高速傳動齒輪試驗臺，日夜奮戰6個月，將11所高速泵試驗臺增加套低溫系統，開展了高速傳動齒輪潤滑方案的篩選試驗。通過6個方案的篩選，初步找到了固體潤滑膜方案，突破了一個技術關鍵。

　　這種會戰性的三結合研制，不僅解決了氫氧渦輪泵設計問題，也確定了氫氧發動機的推進劑供應系統方案，同時又找到一種低溫工程塑料可用作液氫活門的密封材料，所以在那時的形勢下三結合確實給氫氧發動機預研工作起到了“第一次推動”作用。

　　氫氧發動機的首次寒流在極左思潮橫行的時候，不允許全力以赴的攻克技術關鍵，有人指責氫氧三結合是搞唯生產力論，忽視了對知識分子的改造等，于是不得不花很多時間去參加各種講用會、批判會，接受再教育，更糟糕的是導航衛星運載任務亦莫名其妙地被取消了，氫氧發動機的預研工作幾乎無人過問。

　　任何新技術的突破總不會一帆風順的，氫氧火箭發動機亦不例外。研制過程中的各種各樣的怪現象也接踵而來。

　　驗收3.5米3的液氫公路運輸槽車時，需要加注液氫以檢查它的日蒸發率但經過24小時加注后，制氫車間報告已加了3米3的液氫，但試驗人員確認車內還沒有液氫液氫都跑到哪里去了?經分析才發現，從制氫車間到液氫公路運輸槽車的安全距離有30米，長距離管道輸送系統的漏熱問題沒有解決，所以液氫在輸送管內已經變成氣氫了。

　　氫氧燃氣發生器熱試車，明明點著了火，但過一會兒，火焰沖出燃燒室外，在遠離試驗件2米處燃燒，而燃氣發生器竟成為冷流噴射器，這顯然是氫氧混合比嚴重偏離設計值造成的。怎么會自動變化氫氧混合比呢?

　　測量液氫液面用的陶瓷晶體片浸泡在液氫杜瓦瓶內，竟失去了信號，懷疑是線路松動，取出檢查后再次放入液氧杜瓦瓶內，突然沖出火光，并伴有響聲，這又是什么原因?

　　高速液氫低溫軸承經常出現“短命”燒傷性破壞，設計方、使用方對故障分析意見不一，誰亦說不清液氫軸承的壽命和哪些因素有關。

　　種種跡象表明研制氫氧發動機不是那么容易。于是各種吹冷風的言論亦從多方面襲來，這陣寒流吹得氫氧火箭發動機的研制隊伍處于低潮。