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(yè)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(fā)動機的預先研究，轉為型號研制后繼續(xù)參加研制工作,。直到第一,，第二顆通訊衛(wèi)星成功發(fā)射。
朱森元院士曾任國家高技術發(fā)展計劃(863計劃)航天領域專家組成員,，火箭發(fā)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(fā)動機的特點
20世紀60年代初蘇聯(lián)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(fā)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(fā)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(fā)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(xiàn)了6次載人登月，當時蘇聯(lián)雖有技術最先進的液氧煤油火箭發(fā)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(fā)動機的研制,。蘇聯(lián)只能用“科學-1 號”運載火箭,。助推器由32臺單機液氧煤油發(fā)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(fā)射都以失敗而告終,，所以所有航天技術發(fā)達國家都追求用先進的氫氧火箭發(fā)動機作運載火箭的動力裝置。
氫氧火箭發(fā)動機和普通火箭發(fā)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(yōu)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(fā)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(shù)據(jù),，它不僅是火箭發(fā)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(yè)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(fā)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(fā)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(jù)錢學森同志的建議成立140專業(yè)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(fā)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(yè)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(yè)生產 這次會議大大促進了液氫低溫技術的發(fā)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(fā)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(tǒng)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(wèi)星發(fā)射成功后,，隨即提出了“三星一船”的發(fā)展規(guī)劃，同年10月,，任新民同志召集火箭總體部和發(fā)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(wèi)星?大家對此問題很感興趣，認為可列入發(fā)展規(guī)劃開展研究于是火箭總體設計部提出了氫氧火箭發(fā)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(fā)動機(代號YF-70)設計任務書的來源,，于是氫氧火箭發(fā)動機的預先研究正式展開,。
1970年的政治形勢對發(fā)展氫氧火箭發(fā)動機新技術研究非常不利，正常的科研生產指揮系統(tǒng)已經多年處于癱瘓狀態(tài)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(yè)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(fā)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(jié)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(xiàn)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(zhàn)6個月，將11所高速泵試驗臺增加套低溫系統(tǒng),，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(zhàn)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(fā)動機的推進劑供應系統(tǒng)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(fā)動機預研工作起到了“第一次推動”作用,。
氫氧發(fā)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(wèi)星運載任務亦莫名其妙地被取消了，氫氧發(fā)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(fā)動機亦不例外。研制過程中的各種各樣的怪現(xiàn)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(fā)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(fā)現(xiàn),，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(tǒng)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(fā)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(fā)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(xiàn)“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(fā)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(fā)動機的研制隊伍處于低潮。