1、火箭发动机行业情况
(1)火箭发动机概况
火箭发动机是航天运输系统的核心动力装置,是集推进理论、高温材料、精密制造、系统工程于一体的典型高技术密集型产品,其技术水平直接决定航天器的运载能力、入轨精度和任务可靠性,在国家航天科技体系中具有不可替代的战略地位。
从工作原理看,火箭发动机基于动量守恒与能量转换原理,通过在燃烧室内将推进剂(燃料与氧化剂)高速燃烧,产生高温高压燃气,经喷管膨胀加速后形成高速射流,从而获得反作用推力。
与航空发动机依赖外界空气不同,火箭发动机自携全部反应物,因此能够在真空环境中持续工作,是进入近地轨道及深空探测的唯一成熟推进方式。
液体火箭发动机是一种通过推进剂燃烧并喷射高速高温工质,从而产生反作用推力的航天动力装置,是运载火箭、导弹及航天器等装备实现发射、轨道机动及空间推进的核心动力系统。与航空发动机等依赖外部空气参与燃烧的动力装置不同,液体火箭发动机通常同时携带燃料及氧化剂,可在缺乏大气环境的条件下完成推进过程,因此能够在大气层内及外层空间真空环境中稳定工作。
液体火箭发动机通常具备推力调节能力较强、比冲较高及重复点火能力较好等特点;基于液体火箭发动机特性,其成为现代运载火箭的主流选择,尤其在大型商业发射和深空探测领域占据主导地位。液体火箭发动机结构较为复杂,主要由推力室(含喷注器、燃烧室、喷管)、推进剂供应系统(涡轮泵、管路、阀门)、发动机控制系统等组成,液体火箭发动机通过复杂的管路和阀门系统来实现精密的流体控制,其作用机理为推进剂在涡轮泵的作用下,从贮箱输送至燃烧室,经雾化、蒸发、混合后剧烈燃烧,生成高温高压燃气,最后通过喷管加速至超音速喷出,产生反作用推力。
液体火箭发动机的推力室及涡轮泵是发动机的核心部件。推力室由喷注器、燃烧室、喷管等组成,推进剂通过喷注器喷入燃烧室,经雾化、蒸发、混合和燃烧等过程产生燃烧爆炸,以 2,500~4,500m/s 的速度从喷管中喷出,产生推力。燃烧室内压力目前最高可达 30MPa、温度可达 3,000~4,000℃。由于推力室处于高压燃烧及极端热流密度环境,通常需要采用再生冷却、热防护涂层等技术,以保障结构稳定性及工作可靠性。
涡轮泵是推进剂供应系统中的核心部件,其主要功能是通过高转速涡轮驱动推进剂增压输送。涡轮泵通常具备高转速、高压比及复杂密封结构等特点,在高速旋转(转速可达数万转)中又要承受高温、低温、高压和剧烈震动等恶劣环境,对结构设计、材料强度、制造精度、动平衡能力及工作可靠性要求极高。
中国火箭发动机行业经过 70 余年发展,逐步实现由基础研究、技术引进向自主研发及工程化应用阶段演进,形成了涵盖固体火箭发动机、液体火箭发动机及新型推进技术在内的较完整动力技术体系。
早期阶段,中国火箭发动机行业以基础理论研究、仿制改进及工程试验为主,逐步建立固体及液体火箭发动机技术基础;随后,随着长征系列运载火箭持续发展以及低温推进、大推力发动机等关键技术突破,中国逐步建立较完整的火箭发动机技术体系。进入 21 世纪后,随着载人航天、深空探测及新一代运载火箭工程持续推进,中国火箭发动机行业在高性能推进系统、工程化应用及系统可靠性等方面持续提升。近年来,随着商业航天及可重复使用运载火箭快速发展,中国火箭发动机行业正持续向大推力、低成本、可重复使用及商业化应用方向升级。
从应用角度看,火箭发动机主要服务于以下领域:
商业运载火箭: 服务卫星发射、星座部署等,对成本控制与可靠性要求高。
国家航天工程 :载人航天、深空探测、探月探火,强调高可靠与长期验证。
军事航天: 快速响应发射、战略威慑,对推力和战备能力要求高。
21 世纪以来,受小卫星技术成熟、低轨卫星星座建设及可重复使用火箭突破等因素驱动,全球商业航天进入快速发展阶段,火箭发动机市场随之扩张。在卫星工程建设领域,近地轨道(LEO)属于全球稀缺战略资源,其容量有限,具备“先占先得”的特征。根据赛迪研究院《中国卫星互联网产业发展研究白皮书》,地球近地轨道仅可安全容纳约 6 万至 10 万颗卫星。
国际电信联盟(ITU)规定在轨道和频段资源获取上遵循“先登先占”原则,先发国家具有显著优势,先发企业可通过大规模提前部署锁定优质轨道与频谱资源,后发国家不仅面临轨道资源日益紧张的局面,更可能因轨道日益密集而面临更高的碰撞风险与后期发射成功率下降的困境。目前,海外头部航天企业在近地轨道卫星领域具备巨大的先发优势。
以SpaceX 为例,截至 2025 年末,其“星链”(Starlink)已累计发射卫星超过 10,000颗,率先实现了超大规模星座的密集发射与全球组网。相比之下,我国近地卫星产业起步较晚,我国虽已规划了“GW 星座”(约 1.3 万颗)和“千帆星座”(超1.5 万颗)等星座计划,但截至 2025 年末,“GW 星座”、“千帆星座”在轨卫星数量仅分别为 136 颗及 108 颗,实际在轨卫星数量仍有巨大的追赶空间。
同时国际电信联盟规定:星座申报方须在获得许可后 7 年内发射首颗卫星,9 年内发射星座总数的 10%,12 年内完成 50%,14 年内须完成 100%的部署,否则将对申报的星座规模进行削减。对于 2020 年申报的 GW 星座而言,其必须在2029 年底前完成约 1,300 颗(规划总数的 10%)卫星的在轨部署,2032 年底前完成约 6,500 颗(50%),并在 2034 年底前实现全部约 1.3 万颗卫星的组网。而对于 2023 年申请的千帆星座,同样具备紧迫的发射需求。2025 年 12 月,中国向国际电信联盟提交新增约 20 万颗卫星的频率与轨道资源申请,涵盖多个卫星星座,因此我国星座组网对于低成本、大运力、可重复使用的火箭具备较急迫的市场需求。
(2)火箭发动机市场规模
在火箭发射需求持续增长及商业航天快速发展的推动下,中国火箭发动机行业产值近年来整体呈现增长态势。2021 年至 2025 年,中国火箭发动机行业产值由人民币 84.9 亿元增长至人民币 117.3 亿元,年复合增长率为 8.4%。未来,随着低轨卫星星座建设持续推进以及运载火箭发射需求持续提升,中国火箭发动机行业需求有望进一步增长,并推动行业规模持续扩大。预计 2030 年中国火箭发动机行业产值将达到人民币 484.6 亿元,2025 年至 2030 年的年复合增长率为32.8%。
(3)火箭发动机热端部件市场规模
在我国政府持续出台商业航天支持政策,以及低轨卫星星座建设、商业火箭发射需求持续增长等因素推动下,中国火箭发动机热端部件行业近年来整体呈现增长态势。中国火箭发动机热端部件行业产值由 2021 年的人民币 27.7 亿元增长至 2025 年的人民币 39.3 亿元,期间年复合增长率为 9.1%。未来,随着卫星星座组网需求持续释放、商业航天市场持续发展以及火箭发射需求进一步提升,火箭发动机热端部件市场规模有望持续扩大。预计 2030 年中国火箭发动机热端部件行业产值将达到人民币 167.2 亿元,2025 年至 2030 年的年复合增长率为 33.6%
2、火箭发动机行业发展趋势
(1)需求端爆发式增长,行业进入高景气发展周期
全球商业航天产业快速崛起,带动火箭发动机需求实现爆发式增长,行业已迈入规模化发展的高景气周期。从需求场景来看,低轨卫星星座组网成为核心驱动力。在国际电信联盟部署时限的硬性约束下,中国“GW”“千帆”等星座计划发射窗口较为紧迫。
截至 2025 年 12 月末,“GW”星座和“千帆”星座在轨卫星部署数量分别为 136 颗和 108 颗,完成率仅 1%。2025 年 12 月,中国向国际电信联盟提交新增约 20 万颗卫星的频率与轨道资源申请,涵盖多个卫星星座的不同轨道及频段,紧迫的发射任务催生了海量的火箭发动机配套需求。同时,太空旅游、太空算力、深空探测等新兴场景逐步商业化,进一步拓宽需求边界,为行业持续增长提供长期支撑。
(2)技术路线向可复用升级,引领行业迭代发展
商业航天“降本增效”的核心需求,推动火箭发动机技术路线加速迭代,大推力、低成本、高比冲、可重复使用成为行业核心发展方向。在可重复使用方面,技术已从“试验验证”迈向“规模化商用”,SpaceX 凭借可回收火箭技术大幅降低了单次发射成本,占据全球发射市场的主导地位。国内企业正处于加速追赶阶段,可重复使用火箭正从试验验证迈向工程化部署,未来随着国内可重复使用火箭的技术进一步成熟,将推动火箭发动机行业规模化发展。
(3)产业链协同深化,火箭发动机生态系统加快形成
我国早期的火箭发动机研制体系相对封闭,核心热端部件以航天相关央企体系内部配套为主。随着各商业航天企业多型号并行研发需求的增长,传统的“大而全”模式在产能弹性、研发效率及成本控制方面面临挑战,推动行业向专业化分工方向发展。商业航天总体单位逐步聚焦火箭发动机核心技术研发与总装测试,将发动机部件交由专业供应商协作研制。专业化分工企业通过在细分领域的深耕可提高产品的研发迭代及工程化验证效率,从而帮助火箭发动机总体单位减少相关产线及试验验证体系的重复建设投入,降低火箭发动机研制成本,提高行业整体研制效率。
3、火箭发动机行业技术水平
液体火箭发动机是运载火箭中技术最尖端、价值量最高、研发周期最长的核心系统之一,具有研发周期长、技术代际跨越大、产业壁垒高的特点。从全球范围看,液体火箭发动机产业长期由美国主导,主要集中于 SpaceX、Blue Origin等领先企业。长期以来,高性能火箭发动机在推进剂选择、燃烧稳定性、材料耐受性、循环方式等环节存在极高技术门槛。

