我国5款全流量分级燃烧液氧甲烷发动机进展，涉及3D打印技术

太空经济的影响力正超越传统的航空航天与国防领域，延伸至IT硬件、电信等广阔行业。摩根士丹利预测，到2040年，全球太空经济规模将攀升至1.1万亿美元。其中，以低轨卫星互联网为核心的卫星通信与服务板块，将成为最主要的增长引擎，预计贡献整体市场规模的50%至70%（最乐观情境下），驱动太空经济从政府主导迈向商业繁荣的新阶段。

在这一宏大进程中，中国已成为全球太空竞赛的关键参与者。截至2025年12月，中国已向国际电信联盟（ITU）提交了规模空前的低轨卫星星座计划，累计申请卫星数量超过20.3万颗，覆盖CTC-1、CTC-2等14个星座。这不仅标志着中国正式加入全球空间资源与频率轨位的战略竞逐，也意味着一个涵盖制造、发射与运营的超级系统工程即将全面启动。

运力，是决定巨型星座成败的生命线——这既是商业航天严苛的成本逻辑所决定，也受轨道资源的刚性约束。从经济视角看，卫星互联网本质上是一场"快速部署、尽早收益"的竞赛。以SpaceX的星链为例，其通过可重复使用的猎鹰9号火箭，将发射成本从早期每公斤约9万美元大幅降至约2800美元，单次发射成本压缩至3000万美元左右。这样的成本优势支撑了其每年上千颗，在轨数量已接近1万颗的部署节奏，使其能在形成基础服务能力后迅速产生现金流。

相比之下，截至2025年底，中国两大主力卫星互联星座GW星座与千帆星座在轨卫星总数尚不足250颗。对照ITU"七年内发射首星、九年完成10%部署、十四年全部完成"的规定，中国在短期内面临发射缺口巨大、运力需求迫切的挑战。如果未来几年不能将年发射能力提升至数百甚至更高量级，不仅前期投入面临沉没风险，已申报的20.3万颗卫星频轨资源也可能因"先用先得、逾期作废"的规则而被收回。

要在这场竞争中赢得主动，掌握火箭动力核心技术已成为决定成败的关键。本文将对其中代表前沿方向的国内全流量分级燃烧液氧甲烷发动机主要型号进展进行系统梳理与分析，并在文末简要剖析3D打印技术在火箭发动机中的应用的重要意义。

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一、全流量分级燃烧发动机核心原理与技术特点

全流量分级燃烧循环（Full-Flow Staged Combustion，FFSC），是液体火箭发动机燃烧循环的高级形式，其核心逻辑区别于传统分级燃烧循环的关键在于：燃料（甲烷）与氧化剂（液氧）的全流量均需经过预燃室驱动涡轮，再进入主燃烧室完成最终燃烧，实现推进剂能量的最大化利用。

图源：微博少年伯爵

结构组成：该类型发动机必须配备两套独立的预燃室与涡轮泵系统——富燃预燃室（燃料过量）与富氧预燃室（氧化剂过量），分别驱动燃料涡轮泵与氧化剂涡轮泵运转，两套系统协同工作，确保全流量循环的高效稳定。

核心优势：

• 燃烧效率极高，推进剂几乎完全燃烧，比冲显著高于传统发动机，能大幅提升火箭运载能力；

• 涡轮机工作温度更低，富燃与富氧预燃室的设计可避免涡轮直接接触高温燃气，延长发动机寿命，为可重复使用奠定基础；

• 可靠性更强，消除了传统循环中推进剂涡轮密封的技术隐患，降低故障风险。

核心技术难点：

• 富氧预燃室的材料稳定性与燃烧可靠性，需应对高温高压富氧环境的极端氧化性考验，避免材料烧蚀；

• 两套预燃室-涡轮泵系统的协同控制，确保流量匹配、时序同步，实现全流量循环的稳定运转；

• 可重复使用技术的工程化落地，需解决发动机多次启动、大范围变推、低成本维护等难题，适配商业航天高频次发射需求。

目前，液氧甲烷是该循环最适配的推进剂组合，兼具成本低、燃烧积碳少、可原位制备（适配火星探测）等优势，成为全球研发的主流选择。

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二、国际标杆：SpaceX猛禽（Raptor）系列发动机

SpaceX的猛禽系列发动机，是全球第一款实现量产、投入实际应用的全流量分级燃烧液氧甲烷发动机，自2012年启动研制以来，历经十年三轮跨越式迭代，从第一代到第三代实现性能翻倍式提升，成为全球该领域的技术标杆，其技术参数与研制历程为我国相关型号研发提供了重要参考。

猛禽系列发动机的迭代核心聚焦于“减重降本、提推增效”，各代核心参数差异显著，具体如下：

第一代猛禽（Raptor V1.0）：燃烧室压力300bar，海平面推力185吨，采用传统点火系统，外部管线复杂（被戏称为“圣诞树”），大量采用法兰接头便于测试与零件更换，制造成本约200万美元，主要用于技术验证，未大规模量产；

第二代猛禽（Raptor V2.0）：燃烧室压力提升至330bar，海平面推力增至230吨，核心突破是删除传统点火系统，利用燃烧室高温高压环境实现推进剂自燃，简化结构的同时减重降本，制造成本降至25万美元以下，实现每日至少1台的量产速度，删除隔热罩后为火箭减重6吨，适配星舰首飞需求，是目前星舰使用的主力型号；

第三代猛禽（Raptor V3.0）：截至2026年1月披露数据，燃烧室压力高达350bar（保持全球现役火箭发动机最高纪录），海平面推力提升至269-280吨，进一步删除冗余结构、整合管线，采用3D打印一体化成型，重量较第二代减轻13%（单台重约1.3吨），制造成本控制在50-70万美元，在45秒静态点火测试中展现出优异的极端工况适应性，计划用于星舰后续深空探测任务，未来推力有望进一步提升至300吨量级。

三、国内全流量分级燃烧液氧甲烷发动机

当前，我国在全流量分级燃烧液氧甲烷发动机领域呈现“国家队与民营企业协同发力、多点突破”的良好态势，航天科技集团六院、蓝箭航天、星梭科技、微光启航、九州云箭等主体持续攻坚，各型号均取得阶段性进展，核心技术参数与研制进度逐步清晰，具体如下：

l航天科技集团六院YF-215 发动机

YF-215是航天科技六院为最新版长征九号一、二级配套研制的200吨级全流量分级燃烧液氧甲烷发动机，设计对标SpaceX猛禽系列，是我国国家队在该领域的核心型号，核心技术参数与研制进展如下：

核心技术参数：海平面推力2000kN（约200吨级），燃烧室压力25MPa（250bar），采用全流量分级燃烧循环，适配液氧甲烷推进剂，聚焦可重复使用需求，设计目标贴合重型运载火箭动力需求，比冲可达国内同类型号领先水平；

研制进展：已完成发动机方案论证，成功完成火炬点火器热试、燃气发生器缩尺件热试及推力室缩尺件热试考核，核心部件技术验证有序推进，目前正处于关键技术攻关与分系统集成阶段，逐步向半系统热试与整机试车过渡，预计将按计划推进工程化应用，支撑我国重型运载火箭发展与低成本大规模进入空间能力提升。

l蓝箭航天 “蓝焱”（BF-20）发动机

“蓝焱”是蓝箭航天研发的星舰级全流量分级燃烧液氧甲烷发动机，对标SpaceX猛禽V2.0，为其规划的中国版星舰“朱雀-X”项目配套，核心技术参数与研制进展如下：

核心技术参数：设计海平面推力224吨，燃烧室压力对标猛禽V2.0，比冲可达330秒以上，采用液氧甲烷推进剂，具备可重复使用能力，适配重型可重复使用运载火箭，后续有望通过技术迭代将推力提升至300吨量级；

研制进展：截至2025年9月，已完成30余次整机点火测试，目前推力已达到设计值的50%左右，核心攻克高温、高压下的部件可靠性难题，2026年初已以整机面貌公开亮相，计划持续推进点火试验与性能优化，支撑蓝箭大直径两级完全重复使用重型运载火箭研发，助力我国重型可重复使用航天动力技术突破。

l星梭科技 “猛犸一号”（MM-1）发动机

“猛犸一号”是星梭科技研发的全流量补燃循环液氧甲烷发动机，为其中型可重复使用运载火箭“冰川一号”配套，核心技术参数与研制进展如下：

核心技术参数：推力、比冲等性能较国内现有商业火箭发动机有大幅提升，适配“冰川一号”火箭9台并联布局，单台发动机可支撑火箭实现一子级垂直回收、重复使用超过20次，助力火箭实现近地轨道（LEO）回收运载能力28吨；

研制进展：2026年1月，富氧预燃室点火试验圆满收官，核心部件攻关基本完成，预计2026年中完成整机生产并开展全系统试车，有望率先实现国内全流量补燃循环技术的工程应用，构筑我国商业航天运载能力新高度。

l微光启航 “华光一号”发动机

“华光一号”是微光启航为其“微光一号”中型液体复用运载火箭配套研发的全流量分级燃烧液氧甲烷发动机，聚焦高效、低成本可重复使用，核心技术参数与研制进展如下：

核心技术参数：燃烧效率超过99.2%，较传统发动机运载能力提升超过30%，采用氧-燃双旋流组合式二次喷注方案与一体化3D打印成型技术，适配全碳纤维复合材料火箭，助力火箭实现运载系数3.14%、回收复用状态下运力损失控制在10%以内；

研制进展：已成功完成富燃及富氧预燃室喷注器液流试验，各项核心指标均达成预期，验证了喷注器设计的科学性与可靠性，目前正处于关键技术攻关与组件研发阶段，后续将推进预燃室高压挤压点火试验、分系统集成与整机试车，依托AI技术优化设计迭代，加快工程化应用进程。

l九州云箭 锋云系列发动机

锋云系列是九州云箭研发的全流量分级燃烧液氧甲烷发动机，依托公司在液氧甲烷动力领域的技术积累，聚焦可重复使用核心需求，核心技术参数与研制进展如下：

核心技术参数：推力140吨级别，室压等参数尚未完全公开，聚焦高性能、高可靠特性，借鉴其“凌云”“龙云”系列发动机在大范围推力调节、多次起动等方面的成熟技术，适配中型及大型可重复使用运载火箭，具备低成本运维优势；

研制进展：目前正处于关键技术攻关与组件研发阶段，已完成部分核心部件的设计与验证，依托九州云箭建成的集研发、生产、测试、交付于一体的火箭发动机制造基地，以及安徽省未来产业标杆应用场景的支撑，后续将逐步推进预燃室点火试验与分系统集成测试，助力我国民营航天动力技术升级。

l火圣宇航 “啸天十二” 发动机

“啸天十二”是火圣宇航研发的全流量分级燃烧液氧甲烷发动机，聚焦中型可重复使用运载火箭动力需求，依托公司在航天动力领域的技术积累，稳步推进核心技术攻关与组件验证，核心技术参数与研制进展如下：

核心技术参数：设计定位为中型全流量液氧甲烷发动机，海平面推力规划为175吨级，采用全流量分级燃烧循环，适配液氧甲烷推进剂，聚焦高效燃烧与低成本可重复使用特性，比冲设计值可达320秒以上；核心部件采用先进成型工艺，优化流道设计以提升燃烧稳定性，适配中型运载火箭单台或多台并联布局，可支撑火箭近地轨道（LEO）运载能力提升，兼顾动力性能与运维成本。

研制进展：目前正处于关键技术攻关与组件研发阶段，核心突破缩比推力室相关技术验证，已成功完成缩比推力室首次点火热试车，试验中推力室燃烧稳定、各项参数符合设计预期，有效验证了推力室结构设计、冷却方案及推进剂适配性的科学性。后续将持续推进核心部件优化，重点开展预燃室喷注器设计、液流试验及涡轮泵组件研发，逐步完成各单机部件验证，为后续分系统集成与半系统试车奠定坚实基础，助力我国中型全流量液氧甲烷发动机技术多元化发展。

国内全流量分级燃烧液氧甲烷发动机各型号均处于稳步推进阶段，虽在燃烧室压力、量产能力等方面与猛禽系列仍有差距，但已在核心技术、部件验证等方面实现突破，形成多型号并行研发的良好格局，未来随着各型号逐步进入整机试车与工程化应用阶段，将逐步缩小与国际先进水平的差距，支撑我国商业航天高质量发展。

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推动星座计划从蓝图转化为现实竞争力

火箭运力，是打开太空经济时代的钥匙。只有实现运力的规模化与可复用化，将每公斤发射成本降低一个数量级，卫星互联网终端价格才能降至大众市场可接受的临界点，从而激活下游万亿级应用生态。这也正是中国商业航天全力攻坚可重复使用重型火箭的重要动因。

而运力的核心，在于火箭发动机。其技术壁垒体现在一个相互关联的复杂体系之中。从需要耐受极端高压与高热流的高压燃烧室，到必须在巨大温差下实现高转速、高功率密度的涡轮泵；从可实现大范围调节与多次可靠重复启动的推力控制，到依赖先进绝热材料与精准压力管理的低温推进剂系统；再从抑制破坏性振荡的高频燃烧稳定性，到保障热端部件在极端环境下长期稳定工作的材料工程——每一个环节的突破，都是将可重复使用火箭从蓝图变为现实的关键。

当前，以3D打印为代表的先进制造技术正成为破解这些难题的重要路径。通过一体化成型消除传统焊接缺陷，实现复杂内流道优化，不仅提升了发动机可靠性，更大幅降低了制造成本、缩短了生产周期。国际领先的发动机型号已证明，这一技术路径能够带来性能的跨越式提升。以SpaceX猛禽3发动机为例，其70%-80%质量占比采用3D打印，单台发动机成本降低约80%，制造周期从数月缩短至数天，同时推力较初代提升51%，干重减少26.7%，燃烧室压力提升47%，展现了技术对性能的直接拉动。

我国在全流量分级燃烧液氧甲烷发动机领域的多点突破，正是对这一技术趋势的积极回应。然而，从技术验证到工程化量产，从单机性能达标到批产稳定性保障，仍面临严峻挑战。发动机技术的成熟度与可靠量产能力，将关系到我国能否将庞大的星座计划从蓝图转化为现实竞争力，在这场全球太空基础设施竞赛中把握战略主动。

参考资料：

Morgan Stanley l Space: Investing In the Final Frontier

我国卫星星座规划出炉 申请数量超20万颗

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