由于液氢特有的超低温物理学特性。无论是日本研制LE7、美国研制SSME与现在中国研制YF77氢氧发动机，都多次重复了“大家都认为发动机没有问题了、可以放心装箭进行实际的飞行发射了”，最后却又偏偏再次出现“意想不到”的故障问题。因此氢氧发动机的研制过程非常具有量子力学的“测不准”的风格。当年日本人的LE7氢氧发动机前面的几台装箭发射都取得成功了，但在后来的2次却接连失败。将日本人搞得焦头烂额。而根据〈不灭的太空探索精神——航天飞机研发史〉一文，美国人在研制SSME发动机时，也一样出现了多次“问题已经解决、应该大功告成了”，但最后又出现了新的故障问题。
总之，大型氢氧发动机的研制过程就是给人一种“故障问题层出不穷、反反复复”的绝望感觉。这也导致到全球大型氢氧发动机的累积试车时间“总体上”都要远远超过煤油发动机的最重要原因。
日本人的LE7发动机在实际的发射飞行过程中出现过“高压管道破裂”的事故。
欧洲的火神1氢氧发动机在研制试验的过程中出现过“氧泵爆炸”的事故。
美国的SSME氢氧发动机在研制试验的过程中也出现过“氢泵轴承振荡、氧泵泄漏爆炸”的事故。
总而言之，全球大型氢氧发动机在研制过程中出现的故障都是具有明显的规律性的，氢泵与氧泵始终是故障高发区域。而按现在公布的有限信息来分析，高凉陈君认为中国YF77氢氧发动机发生故障的原因也与氢泵、氧泵的生产设计缺憾关系极大。火箭发动机的研制都是“实打实”的真正“硬功夫”，容不得半点马虎与“虚假（懂的人自然懂）”。与之相反，火箭构型的改变与火箭级数的改变，相对而言却更为简单容易。高凉陈君从2013年、2014年就提出必须要研制缩水版的长征五号火箭，结果那时的网友也认为“没有必要、最多再等2年时间YF77氢氧发动机就能够成功可靠了”。结果今天都2019年了，YF77氢氧发动机也依旧远远说不上“成功可靠”。当然，长征五号遥2火箭的发射失败也并不是没有价值意义，这也至少证明了YF77发动机是“能够坚持持续工作346秒时间的”。考虑到每枚长征五号火箭的主芯级都装备了2台YF77发动机，这实际上就已经意味着中国已经有4台YF77氢氧发动机在实际的发射飞行中“成功跨过346秒的门槛”。而日本H2B火箭主芯级所用的2台LE7A氢氧发动机的实际持续工作时间也只有352秒而已。因此，高凉陈君一直以来所坚决的要将长征五号火箭的主芯级发动机的持续工作时间缩小为350秒左右的建议，是真正能够经受得起事实的检验的。同样，长征五号火箭与YF77发动机的“安全使用边界”，就是如此地在一次次的实际发射过程中，被逐渐摸清、摸透的。
第二节，怀疑轴承振荡导致氢泵或者氧泵发生泄漏是长征五号遥2火箭发射失败的最终根源。
高凉陈君怀疑YF77发动机也发生了氢泵或者氧泵轴承振荡事故，因为如果是涡轮叶片破裂，YF77发动机应该当场就彻底爆炸玩完。但如果是轴承振荡，由于输入燃烧室的液氢数量（或液氧）时大时小，就会造成脉动燃烧，最后发展到剧烈的发动机爆震，从而引起燃气发生器那两个小辫子的破裂，再进而引发燃气发生器失压熄火停机。毕竟燃气发生器的排气管道是典型的低压管道，理应更难发生致命性的故障。因此YF77的故障必须从氢泵、氧泵与燃烧室等核心部件身上去查找原因。当年原苏联的N1火箭其中一台NK煤油发动机的氧泵破裂，N1火箭当场就爆炸玩完了，但长征五号遥2火箭显然不是这样，并没当场就爆炸玩完。因此氢泵（或氧泵）的轴承发生振荡的怀疑最大，原因既可能是润滑冷却不足，也可能是轴承与承载的泵壳本身的强度与可靠性不行等等。具体原因就有待专家们去追寻与解决了。但要花费时间是无疑问的，SSME发动机的氢泵与氧泵故障当年也卡得美国人好惨的。以YF77发动机氢泵与氧泵的极高转速，如果是氢泵（或者氧泵）的涡轮叶片发生破裂，叶片的碎片十有八九就会当场击穿泵的外壳从而引发原苏联N1火箭式的迅速大爆炸。欧洲的火神1与美国的SSME氢氧发动机在地面试验中也表明，只要氧泵一发生泄漏与破裂，就必然会立即发生致命性的爆炸燃烧重大事故。
但长征五号遥2火箭的故障发展过程则要平和得多了，并没有发生迅速的大规模爆炸，而且另外的一台YF77发动机事后也坚持工作了500多秒才关机。因此这样的故障症状与氢泵（或者氧泵）轴承的振荡非常契合。而轴承振荡继而引发YF77燃烧室工作的不稳定，再发展至引发发动机整体的剧烈爆震，再震坏了作为薄弱环节的燃气发生器排气管道。最后导致YF77发动机发生燃烧室失压熄火停机事故。这个解释也至少环环相扣，是讲得通的。当然，到底是氢泵还是氧泵的轴承发生了振荡事故，这还有待更多信息的披露公开与深入观察分析研究。但无论是氢泵还是氧泵的轴承出现故障问题，解决起来也都非常棘手麻烦（由其一旦确定是轴承的材料强度不可靠的话）。这也非常契合目前长征五号火箭的复飞日期一再拖延推迟的现实。以上都是高凉陈君的一家之言，仅供参考。还有，氧泵与氢泵的预冷做得不足、不均衡与不充分也会造成轴承工作寿命的降低。总之，液氢由于天生的超低温特性，其的各种“难伺服”都是出了名的。因此YF77发动机的故障原因都是相当复杂与麻烦的。美国今天的德尔塔4火箭的每次发射就鲜有不推迟延期的，发射场操作故障原因不是“阀门被冻死”就是各种各样的“泄漏、传感器故障”一箩筐，总之就是各种各样的不便、麻烦与棘手复杂了。因此在俄罗斯的RD180煤油发动机被国会严令必须中止进口之后，宇宙神5火箭的生产无以为继，现在连ULA公司自己也决心抛弃使用RS68氢氧主芯级发动机的德尔塔4火箭，并宁愿重新投入巨资来研制使用烃燃料的火神新火箭。
根据长征五号遥2火箭发回的监控视频分析，在其中的一台YF77发动机出现熄火停机故障之前，长征五号火箭的尾部就明显发生了一次小规模的爆闪爆炸事件。参考美国SSME发动机的研制经验教训，氢泵与氧泵轴承发生振荡与轴承密封失效都会引发燃料（或者氧化剂）的泄露，并进而引发火灾乃至爆炸事故。而日本的LE7发动机在地面试验过程中也因爆炸事故直接造成了研制人员的伤亡。解决的办法除了加强轴承与泵壳材料的强度与密封外，降低氢泵与氧泵的转速、降低燃烧室的燃烧压力也是办法，但这也会导致YF77氢氧发动机推力、比冲等性能指标的下降。因此牵一发而动全身。
这也是高凉陈君坚决主张长征五号火箭必须要改进为使用二级半构型来执行LEO轨道的发射任务的核心根源。现在越来越多的线索己经指向了长征五号遥2火箭的发射失败是由其中一台YF77发动机的氢泵轴承发生振荡，进而引发氢泵出现燃料泄漏，再引发小规模的爆闪爆炸。之后由于输入燃烧室的液氢流量时大时小，再引起燃烧室的燃烧振荡，最后导致YF77发动机本身发生剧烈爆震，最后造成了燃气发生器排气管道的破裂，进而引发那台YF77发生燃烧室失压熄火停机事故（而另一台YF77并不受事故影响，一直坚持工作到最后）。与之相反，如果是氧泵轴承发生振荡，进而引发氧泵泄漏，那么长征五号遥2火箭当时发生的爆闪爆炸就不会是小规模，而是直接就象原苏联的N1火箭那样迅速发生致命大爆炸，并化为一个大火球就了事。
但氢泵的小规模泄漏则不同，加之那时长征五号火箭已经飞行于地球稀薄大气层之上，空气中的氧气含量己经很低，泄漏的氢气想发生大规模爆炸燃烧也无条件。氢泵轴承振荡引发泄漏就会发生“漏火事件”，但并不会立即就发生大规模爆炸。家用煤气灶出现这种现象就很常见。日本当年在研制LE7氢氧发动机时就深陷LE7发动机的各种泄漏故障不能自拔，被搞得焦头烂额、痛苦不已。如果是燃烧室与燃气发生器烧穿了，当时应该喷出的是火而不是“大雾”，而且燃烧室与燃气发生器烧穿，也会迅速演化为大爆炸而不会象长征五号火遥2火箭后来那样还支撑得那么久的。
事实已经一再表明，氧泵轴承振荡只要引发泄漏，后果100%都会以大爆炸而结束，因为金属在高纯氧环境下都会立即猛烈燃烧起来，想救都没法子去救。这也为欧洲的火神1与美国的SSME氢氧发动机在地面试验过程中发生的氧泵泄漏（或者破裂），再引发的爆炸燃烧的事故所一再证实，发动机当场就迅速被烧到渣都不剩了。而长征五号遥2火箭回传的监控视频却表明，小规模爆闪爆炸发生后，长征五号火箭所出现的气体喷涌泄漏现象并没有停止，这也非常象液氢的泄露。但如果是液氧，则断然无法形成那种规模的长时间喷涌泄漏现象，在爆闪爆炸时就会将整个长征五号火箭彻底点燃，并立即化为一个大火球就了事。因此，高凉陈君认为长征五号遥2火箭的事故大概率就是由其中一台YF77发动机的氢泵轴承发生振荡，进而引发氢泵泄漏而造成的。长征五号遥2火箭的监控视频表明，是先出现气体泄漏，引发喷涌“大雾”，之后再发生小规模爆闪爆炸，爆炸之后泄漏气体还是不断涌出。这也非常契合氢泵轴承振荡，继而引发液氢小规模泄漏的“平和”故障发展演化过程。
如果是氢泵涡轮叶片出现破裂，氢泵壳体十有八九就会被高速（YF77发动机氢泵的转速极高、功率非常强大）飞溅而出的涡轮叶片碎块当场击穿，并接着引发迅速的剧烈大爆炸，从而将整个长征五号火箭烧成个大火球才会了事（参考挑战者航天飞机的爆炸演化过程）。而且泄露的气体引发了“大雾现象”，这也表明了泄露气体的温度极低，这也非常契合当时氢泵出现的小规模液氢泄漏事故的表现。但必须再次提醒，YF77发动机的氢泵轴承出现振荡故障与长征五号火箭发射前的涡轮预冷流程也有极大关系。如果长征五号遥2火箭发射前氢泵预冷没有做得足够的充分与均衡。氢泵轴承也一样会出事的。因此末来YF77发动机氢泵的改进设计、生产制造与文昌航天中心的发射场发射操作流程都必须进行大幅度的全面加强与升级完善。如果是燃烧室与燃气发生器被烧穿，当时应该喷出的是火而不是“大雾”，而且燃烧室与燃气发生器烧穿，也会迅速演化为大爆炸而不会象长征五号遥2火箭后来那样还能够支撑得那么久的。在YF77的早期研制岁月，YF77在地面试车台上就曾经发生过爆炸事故（网上此次事故的视频都还存在），爆炸的规模也非常迅速、直接与猛烈。
如果长征五号遥2火箭YF77发动机的故障原因是燃气发生器与燃烧室被烧穿，后果也必然会迅速演化为长征五号火箭整体的大爆炸。因此，综合各方面因素来分析，高凉陈君认为导致长征五号遥2火箭发射失败的原因就是其中一台YF77发动机的氢泵轴承产生振荡，再引发氢泵发生泄漏的分析结论，是能够经受得起历史的严峻考验的。如果要重新设计、生产与测试YF77氢氧发动机的氢泵，参考美国当年研制SSME发动机的时间周期，保守估计都至少需要3年时间。但如果将YF77氢氧发动机主芯级的持续工作时间缩短为350秒左右，再改为使用二级半构型来执行LEO轨道的发射任务，这仅仅是修改下长征五号火箭的飞行控制软件就能够迅速完成的事，耗时最多不会超过1个月时间。同样，YF77主芯级的持续工作时间缩小为350秒后，GTO的运力还能够达到9吨左右的水平。如此改进后，这实际上己经完全能够满足未来10年中国90%以上的LEO、SSO与GTO任务的发射需求。这些方案建议，高凉陈君可是早在2013、2014年就已经提出，并进行反复的分析论证了的。事实上欧洲的阿里安5火箭早期型号的LEO运力才不过16吨，GTO运力才不过6900公斤而已。但这就足以保证阿里安5火箭能够按时“堪用、能用”。为今之计，长征五号火箭是必须下决心做好“两步走”的最坏打算的时候了。
如果再死硬要等到“完全版”长征五号火箭研制成功才执行复飞计划。高凉陈君认为到2021年结束都还没有十足的成功把握。当年强大如冷战时代的美国，在SSME氢氧发动机的研制过程中都被卡得如此狼狈不堪、苦不堪言。而今天的中国又有什么理由能够例外？！如果中国的YF77大型氢氧发动机能够那么轻松就研制成功，当年的美国人、原苏联人、欧洲人与日本人绝不通通都是大傻瓜？！这有可能吗？！因此，高凉陈君的态度还是始终不变，即中国上马研制缩水版的长征五号火箭势在必行，并越快越好。研制火箭发动机的成功之道无非就是先研制出原型机、试车、发现问题，改进、再试车、再发现问题，再改进，周如复此。直到将所有的隐患都发现，并通通解决殆尽为止。这也是美国的SSME、原苏联的RD0120氢氧发动机的累积试车时间都高达10万秒以上的核心原因。
而中国的YF77氢氧发动机到长征五号火箭首飞之前，其地面上的累积试车时间才不过37000秒而己（长征五号火箭副总设计师王维彬言）。这与SSME的11万秒、RD0120的17万秒地面试车累积时间还相差着非常漫长的距离。而且关键的1000秒地面长程试车考核也始终没有去做。结果长征五号火箭遥1侥幸发射成功，但遥2还是失败了。因此这一教训是极其深刻的。同样，研制缩水版长征五号火箭也不是什么丢人的事。火箭是研制来使用的，不是研制来装逼的。能用、堪用才是正道。美国人政府空间任务常用的宇宙神5火箭，其最大构型的宇宙神551火箭的GTO运力才不过是8点7吨，日本最大的H2B火箭的GTO运力才不过8点6吨，而俄罗斯质子火箭的GTO运力最大也不过是7吨而己。因此，为今之计中国先研制缩水版GTO运力只有9吨左右的长征五号火箭，并加大使用发射频率，再在使用过程中尽快摸清长征五号火箭与YF77发动机的安全能力边界。这其实也是一条成功的发展之道。否则再死拖下去，不真正进行实实际际的发射飞行，也始终有“纸上谈兵”之嫌。总而言之，有一些钱始终都是无法节省的，是要花掉的。象长征五号火箭的“试验性火箭”，没有累积试射八、九次的发射量，其成功率都是没有足够的说服能力的。
坦率而言，全球研制发展史与长征五号最相似的火箭就是日本的H2（包含H2A、H2B）与欧洲的阿里安5。而美国的宇宙神5与德尔塔4都是典型的“箭二代”，即大量的技术都是移植于宇宙神3与德尔塔3这两款“老火箭”。因此，在长征五号火箭遥10发射之前，在长征五号火箭能够正式“冻结技术状态”之前。所有的长征五号火箭都还是典型的“试验性火箭”。日本的H2系列火箭就是发展到H2A，才算进入成熟定型状态的。当然，以上的所有见解观点，都仅仅是高凉陈君的一家之言，仅供大家参考研究之用而己。不足之处还恳请各位读者们多多批评指正。
2019年1月4日
后记(一)。
本文早前也在航天港论坛发表过，现在贴的是完整修订版。当年欧洲的火神1与美国的SSME在地面试车过程时都出现过氧泵重大问题。但如果YF77氢氧发动机现在已经能够多次通过1000秒地面长程试车考核，现在还出现氧泵问题，这就表明YF77发动机的“生产制造一致性”与“质量稳定性”还存在重大薄弱环节。未来持续改进生产工艺与完善金属材料就了事。
按理说氢氧发动机的氢泵工作环境远远恶劣于氧泵，生产难度也远远大于氧泵，全球氧泵的产量也远远大于氢泵，因为生产煤油火箭发动机也要使用到氧泵。但历史上欧洲的火神1与美国的SSME氢氧发动机也都恰恰出现过氧泵的重大事故。这就非常耐心人寻味了。高凉陈君认为，由于YF100与YF115煤油发动机也一样要使用到氧泵，而且YF100与YF115煤油发动机的可靠性现在也很好。如果YF77氢氧发动机的氧泵与YF100煤油发动机的氧泵生产企业完全不同的话，那就干脆将YF77的氧泵也转移到生产YF100煤油发动机的企业里去就一切了事。
坦率而言，只要YF77发动机的氢泵不出问题都非常好解决，实在不行就换个“可靠”的企业来生产YF77发动机的氧泵就可以了。反正氧泵的生产制造技术要求也要远远低于氢泵，俄罗斯的能源公司与美国的太空探索公司现在每年就平均要生产几十台氧泵（生产煤油火箭发动机要使用）。现在中国生产YF100与YF115煤油发动机也一样要大量使用到氧泵，国内应该不缺乏能够生产YF77发动机氧泵的其它工业企业。事实上欧洲阿里安五、阿里安六火箭所用的火神2氢氧发动机的氧泵现在就有计划从意大利的阿维奥公司转移到德国的公司来生产，但火神1、火神2氢氧发动机的氢泵则一直是由法国的斯奈克玛公司来生产。
后记（二）。
简单而言，现在中国YF77发动机最重大的突破就是能够多次通过1000秒的地面长程试车考核（如果这是真正如此的话），这表明YF77氢氧发动机的设计方案是能够经受得起历史的考验的。但Y4火箭的YF77发动机的氧泵再次在抽检考核中出现氧泵轴裂纹的重大事故，高凉陈君认为这大概率是生产制造的工艺与生产氧泵的金属材料出现了问题。即YF77发动机的产品一致性与生产YF77的金属材料的稳定性还存在重大的安全隐患，这必须引起高度的重视与加强科技协同攻关。材料工业的不行，这已经是中国工业界的“老、大、难问题”了。最经典的例子就是挖掘机日常使用的泵与阀，日本与中国的工业企业都能够生产制造，但日本的“东芝阀、川崎泵”的使用寿命就是要远远超过国产的。中国特殊钢铁等等金属材料行业迟迟无法实现重大的技术突破，中国航天科技公司与京11所也注定是有心无力(航天公司与京11所又没有自已的特种钢铁生产工厂)。
当然，由于此一次地面试车中再次出现问题的却是生产技术难度更低的氧泵，这也大大出乎高凉陈君意料之外了。这也从另外一个侧面说明了中国YF77氢氧发动机的零部件供应链也存在重重问题。即YF77发动机真正的“高难度氢泵”都能够多次通过1000秒地面长程试车考核了，但“难度级别更低的氧泵”反而又再次出现重大轴系故障。这表明YF77发动机的供应商体系的质量必须进行严厉的大整顿。高凉陈君认为现在中国航天科技公司与京11所可以考虑将YF77发动机的氧泵生产“转包”一部分给其他的中国工业企业去生产，以降低风险。因为与氢泵相比，氧泵的生产制造远远说不上是天顶星级别的难度，全球氧泵的年产量规模自阿波罗时代以来也一直很大，生产工艺早己经高度成熟与规范化了。
毕竟俄罗斯的能源公司与美国的太空探索公司现在每年都要生产高达几十台的氧泵（煤油火箭发动机要使用到）。而且中国的YF100与YF115煤油发动机的生产也必须要使用到氧泵，航天科技公司从长远战略考虑（如自然灾难备份），也必须主动储备多个氧泵的生产供应基地。因此仅仅从事故严重性的级别来考虑，这一次Y4火箭YF77发动机的氧泵轴裂纹事故是远远无法与氢泵事故的严重性相提并论的。即氧泵事故与氢泵事故相比，就显然属于“低级别事故（尽管一发生，结果都一样致命）”，但解决的难度（与氢泵相比）与技术途径却相对容易得多。
这也是让人们大感意外的地方，有点“在阴沟里翻船”的感觉。即氢泵象珠穆朗玛峰那么高的大山都能够成功多次攀登（YF77发动机已经多次成功通过1000秒地面长程试车考核），现在却依旧在氧泵那么小的山头上再次跌倒下来了。这只能说明中国YF77氢氧发动机的零部件供应商体系的确存在重重问题，生产质量迟迟无法稳定下来，非要进行一番严厉的拉网式（不留任何死角）全面整顿不可。综合上面分析，高凉陈君现在个人认为长征五号Y4火箭YF77发动机的氧泵问题大概率（99点9%）就是“生产质量事故问题”。核心判断标准就是YF77氢氧发动机现在已经多次成功进行过1000秒的地面长程试车考核（如果是真正如此的话），如果是先天性的设计缺憾问题的话，高凉陈君认为根本就无法多次通过1000秒的长程试车考核。这也是高凉陈君这么多年来一直强调中国必须进行YF77氢氧发动机的1000秒（乃至1500秒）长程试车考核的最重要价值意义。
后记（三）。
在早期研制岁月（1994年），欧洲火神1氢氧发动机发生过氧泵爆炸事故，原因是氧泵的涡轮转子与壳体发生摩擦而发生爆炸。来源是道客巴巴《火神发动机爆炸原因查明》一文，雨田撰稿。《火神发动机爆炸原因查明》一文的内容非常简略。但欧洲火神1氢氧发动机的氧泵在试车过程能够发生涡轮转子与泵壳体摩擦，并引发爆炸的重大事故，高凉陈君推测原因也与氧泵轴承、或者氧泵轴在运转过程中发生变形（即轴承与氧泵轴的强度不够）密切相关。重要的是当年欧洲空间局与法国航天局很快就解决了火神1发动机氧泵的事故隐患，后来直到今天阿里安五火箭也不再出现过氧泵事故问题了。还有， 《火神发动机爆炸原因查明》一文来自于1994年第5期的《导弹与航天运载技术》 。大家可去查查下当年法国人的具体解决办法。此文是具有重要价值意义的文章。
根据孙国庆的《火神（HM60）氢氧发动机研制进展》（发表于1992年第8期的《国外导弹与航天运载器》）一文来分析。欧洲的火神1氢氧发动机的氢泵是由钛合金三级泵（一轴流诱导轮及两个离心叶轮），因康镍718合金壳体和一耐高温镍基合金二级跨声速涡轮组成。氧泵则由一级泵（一轴流诱导轮和一离心式叶轮）、铝壳体及一耐高温镍基合金制成的单级超声速涡轮组成。很显然，单纯从欧洲火神1发动机的氢泵与氧泵生产材料方面来分析，生产氢泵的材料就明显要比氧泵高级不少。考虑到欧洲火神1发动机就是中国YF77发动机的老师的客观现实，中国YF77发动机的氢泵与氧泵的生产材料现在人们也能够猜测得八九不离十了。高凉陈君认为干脆一了百了，以后中国YF77发动机的氧泵也一样采用氢泵的高级材料（如钛合金）来生产就彻底了事。反正按YF77发动机每年最多十几台的产量，这一改进也花不了多少钱。
（作者简介：高凉陈君，实名陈天。广东省茂名高州人，1981年出生。帝国学分析家、作家，地区知名人士，白云山舍主人。一直致力于从事帝国学问题的分析研究。）
陈天（高凉陈君）
于广东高州
2019/4/21返回搜狐，查看更多