2024年是液体推进领域新技术爆发之年，国内外政府部门和商业航天均完成了大量技术突破，推动液体火箭发动机技术不断进步，部分先进发动机已逐渐从精雕细琢、个性化定制的艺术品转变为量产型工业品。本文盘点2024年液体推进领域的重要进展。
SpaceX公司的超重-星舰火箭分别于2024年3月、6月、10月、11月进行第3~6次发射试验，所有试飞火箭均成功发射，并完成一二级分离。若以传统非重复使用火箭发射任务标准衡量，这四次试飞都称得上是成功。但作为可重复使用火箭来说，第三次试飞不算圆满。在这次飞行中，星舰飞船和超重助推器成功分离后入轨，但再入时滚控失效导致解体，而超重助推器尝试返回时6台发动机提前关机，触发AFTS解体。后续的发射情况则好很多，第四次试飞中星舰飞船和超重助推器均顺利完成溅落试验，第五次试飞中星舰每次成功溅落，而超重助推器则完成了划时代的人类首次塔架回收试验，第六次试飞中二者又成功完成溅落。
8月，SpaceX试验了最新型的猛禽3（Raptor 3）发动机，该版本把室压提升至35MPa，使得海平面推力达到269吨，而整机重量仅1525kg，算上箭体硬件在内的总重1720kg，使得其推重比达到180以上。猛禽3极大简化了发动机设计，将许多流道转移至发动机壳体内，内化次级流道，提高了可靠性和再入回收性能，还移除了隔热罩和消防系统，这使得猛禽3成为当下最具竞争力的液氧甲烷发动机。
7 月，波音公司完成了NASA阿尔忒弥斯2号载人绕月任务的SLS火箭核心级的最终综合功能测试和交付。波音与NASA密切合作，在核心级交付肯尼迪航天中心之前，对其推进系统、航电设备和整体性能进行了严格评估。
为完成阿尔忒弥斯4号的月球登陆任务及后续任务，将更多有效载荷送上月球，NASA正在开发性能更强大的SLS升级版——SLS Block 1B和Block 2。4月，L3Harris 旗下公司航空喷气·洛克达因完成了核心级RS-25发动机的现代化改造和测试，升级了飞行计算机以承受 SLS 固体火箭发动机的高温。此外，波音公司开始在新奥尔良的NASA Michoud总装厂生产SLS “探索”上面级（Exploration Upper Stage），将配备4台RL10发动机。
7 月，新型阿丽亚娜6号火箭（Ariane 6）在法属圭亚那进行了首飞。火箭的固体助推器和改进的一级发动机Vulcain 2.1均正常工作，上面级Vinci发动机首次点火后，火箭成功入轨。但第二次点火时疑似APU提前关闭，仅工作22秒，上面级未达预期高度，APU也未能在第三次点火前开启，使得第三次点火失败，上面级没能按计划受控离轨，两个再入返回实验舱也没有分离，发射任务部分成功。
8 月，德国航天局（DLR）在兰波尔德豪森的欧洲研究与技术试验台上测试了全新的泵压式液氧甲烷上面级原型发动机LUMEN。LUMEN发动机额定推力25kN，按模块化设计，开发的主要目的是在典型试验环境中测试发动机部件和组件的性能，包括涡轮泵、燃烧室和阀门。为此，发动机没有进行特别的减重或减体积设计，而着眼于能够完全测试每个组件的性能。此外，研究人员还发展了一套基于人工智能的发动机控制和健康监测方法，用于获得单个组件的寿命性能，为未来发动机的重复使用积累经验。
1 月，联合发射联盟完成了火神半人马座火箭（Vulcan Centaur）的首飞。火箭的一级由2台蓝色起源公司BE-4液氧甲烷发动机提供动力，本次试飞也是BE-4发动机的首飞。火箭有效载荷有两个，一个是Astrobotic公司的游隼（Peregrine）月球着陆器，它是NASA商业月球有效载荷服务（CLPS）计划资助的首个任务，另一个是太空殡葬公司Celestis的Enterprise飞行器。游隼月球着陆器因推进剂贮箱泄漏未到达月球表面，绕月球飞行后在地球大气层中执行了受控再入。
10月，火神半人马座火箭完成第二次发射，该任务原本计划搭载追梦者太空飞机的首飞任务，但因其延误，改为搭载一个1500kg的模拟载荷飞行。发射后约37秒，其中一个固体发动机喷管脱落，导致推力降低。虽然固体发动机完成了90秒的额定工作时间，但因为推力不平衡，火箭产生轻微姿态异常，随后制导系统和主发动机额外工作大约20s，纠正了火箭姿态，最终火箭仍成功入轨。
2月，直觉机器公司（Intuitive Machines）成为首家登陆月球的商业航天公司，这也是自1972年以来美国首次登月。其月球着陆器奥德修斯（Odysseus）由CLPS资助，虽然成功在月球南极附近着陆，但落地后不幸翻倒，没能实现其预定功能。该着陆器技术继承自原摩尔普斯计划，采用液氧甲烷轨姿控一体化系统，主发动机为深度变推VR-900发动机。这是液氧甲烷发动机首次在深空点火，奠定了低温空间发动机应用的基础。
参考文献
[1] A year of firsts in liquid propulsion[EB/OL]. [2025-1-10]. https://aerospaceamerica.aiaa.org/year-in-review/a-year-of-firsts-in-liquid-propulsion/.
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