煤基航天煤油助“長十二”飛天逐夢

【聚焦新質生產力】

◎本報記者 陸成寬

在人們的傳統認知中，煤炭與高科技的航天領域似乎相距甚遠。然而，我國自主研發的煤制油技術，讓這看似不可能的組合成為現實。

11月30日，長征十二號運載火箭（以下簡稱“長十二”）在海南商業航天發射場成功首飛。推動“長十二”飛向太空的主動力燃料，就是國家能源集團用煤炭直接轉化而來的煤基航天煤油。

煤油作為新一代大火箭發動機的主動力燃料，與傳統火箭推進劑相比，具有推力大、綠色環保、儲運方便、經濟性高等特點。然而，石油基航天煤油卻存在資源稀少、來源單一的問題。

“目前我國使用的石油基航天煤油，主要採用環烷基原油煉製而成。環烷基原油儲量僅佔原油總儲量的2%左右，適用於火箭燃料的油源很稀少。”國家能源集團鄂爾多斯煤制油分公司科信部副經理劉永向科技日報記者介紹，煤直接液化油品中環烷烴含量高達85%以上，具有“一大三高四低”（即比重大、高體積熱值、高體積比熱容、高熱安定性、硫含量低、氮含量低、芳烴含量低、凝點低）的顯著優勢。

因此，煤基航天煤油在能量密度、吸熱效果以及穩定性方面表現更為出色，特別適合用作大推力重型運載液體火箭發動機的主動力燃料。

作為全球唯一同時掌握百萬噸級煤直接液化和煤間接液化兩種煤制油核心技術的骨幹能源央企，國家能源集團心繫航天夢想、勇挑時代重擔，於2013年3月正式立項實施煤基航天領域特種燃料研究與開發工作，開啓科技攻關之路。

2014年7月，國家能源集團鄂爾多斯煤制油分公司與航天科技集團航天六院一六五所開始全方位科技合作，加快煤基航天煤油研發和工程應用進程。“我們先後完成煤基航天煤油配方研究、台架試驗研究，並通過了實裝應用考核，取得了重大成果突破。”劉永説，經過無數次試驗與優化，煤基航天煤油終於實現了連續穩定工業化生產，併成功應用於多種型號的液氧/煤油發動機試車中。

在承擔本次發射任務前，煤基航天煤油已參與多個型號液氧/煤油火箭發動機熱試車800餘次。2023年4月2日，煤基航天煤油在我國酒泉衞星發射中心助力天龍二號運載火箭成功發射，順利將搭載的“愛太空科學號”衞星送入預定軌道，奠定了煤基燃料在航天領域飛行應用的里程碑。

本次“長十二”發射使用的煤基航天煤油在比衝性能、冷卻特性、流阻性能、燃燒特性等方面與石油基航天煤油一致，且性能穩定。它以煤炭資源為根基，有效擺脱了我國航天領域長期以來對傳統石油資源的過度依賴。

“‘長十二’的成功首飛，是對煤基航天煤油性能與適配性的又一次全面檢驗。此次發射不僅驗證了煤基航天煤油與長征系列火箭發動機的完美匹配，更為我國載人登月工程提供了堅實的燃料保障。”劉永説，煤基航天煤油首次應用於長征系列運載火箭，對煤基特種燃料擴大應用具有里程碑意義，將開啓中國航天燃料革新的嶄新篇章。