马斯克的猎鹰火箭在世界范围内引发了一场可回收火箭热潮。虽然各国对可回收火箭早有研发和技术储备，但行动上略显迟缓。而私营公司spaceX在可回收领域勇往直前，创造了回收火箭的新纪元。
在这个可回收火箭成为热门的时代，发动机的可重复使用成为了重要的一环。美国的两家私营航天公司spaceX和蓝色起源公司，都把新一代运载工具的发动机定位为液氧甲烷发动机。而欧洲也在加力研究液氧甲烷发动机。那么液氧甲烷发动机的优势是什么呢？
一、液氧甲烷发动机的优势
1.跟氢氧发动机比
氢氧发动机是比较成熟的可重复利用发动机。美国当年发展航天飞机，选择的发动机就是大推力氢氧发动机，而且重复使用性能还不错。跟氢氧发动机比，液氧甲烷发动机有很多优势，使它成为替代氢氧发动机的重要选项。
首先，发动机生产成本低，欧洲准备研发的液氧甲烷发动机预计成本只相当于现在火神-2.1氢氧发动机成本的十分之一。以此为参照，液氧甲烷发动机，比各种氢氧发动机的生产成本应该都会低很多。
其次，燃料成本低，能量密度高。相对于液氢燃料来说，甲烷的来源更加广泛，成本也低很多。另外，液氢的密度很小，使得火箭燃料贮箱必须足够大，才能满足需求。而液态甲烷的密度是液氢的6-8倍，具有一定密度优势。
再次，液氧甲烷发动机的燃烧条件要缓和的多，对发动机材料要求降低。氢氧发动机的推力室内壁经过三次以上的点火试车就有可能出现裂纹，而液氧甲烷发动机可以在几十次燃烧后依然没有损伤。
此外，液态甲烷的保存温度要比液氢高80多度，可以减少保温贮存的难度。零下180度的温度与空间温度接近，在空间飞行时无需特殊保温就可以维持液态，比较适合做成火箭上面级或空间飞行器。
以上特征，使得液氧甲烷发动机虽然赶不上氢氧发动机的高比冲，但也有取代的优势。
猎鹰重型的发动机布局（早先规划）
2. 跟液氧煤油发动机比
液氧煤油发动机，经过spaceX公司的反复回收实践，已经趋向成熟。最新款的Merlin1D发动机，至少可以重复使用10次，无需大修，已经满足了重复使用的需求。相对来说，液氧甲烷发动机还没有回收使用的先例。但从理论上，液氧甲烷发动机也有自己独特的优势。
首先，相对于煤油燃料来说，甲烷更不容易积碳和结焦。煤油燃烧是容易产生黑烟的，对于发动机来说就容易产生积碳，虽然通过富氧燃烧可以减少积碳但也带来了一些不利因素。另外，火箭发动机工作时，都需要燃料进行冷却。甲烷的比热大，温度低冷却效果好于煤油。而且煤油冷却是容易产生结焦现象的，对于管路产生一定危险，对于后期的维护也带来困难。相对来说，甲烷的结焦温度要高很多，不容易产生结焦，是更好的冷却剂。
其次，甲烷燃料具有价格优势。相对于煤油来说甲烷的价格优势不像与液氢比那么明显，但也是比较可观的。至少甲烷的价格是煤油价格的一半以下。更有意义的是，煤油燃烧必须采取富氧燃烧的方案，要求消耗更多液氧，提高了燃料成本。而液氧甲烷发动机完全可以采用富燃燃烧方案，可以得到同样效果的情况下，可以节省液氧的消耗。
再次，发动机生产和维护成本相对较低。由于前述煤油发动机采用富氧燃烧方案，过多的氧气对于发动机机体具有腐蚀性，这对发动机的防腐性能提出了更高的要求。同时，煤油冷却剂带来的结焦现象也给发动机维护带来了一定困难。相对来说，甲烷燃烧在这两个方面优势比较明显。而且甲烷火箭在使用完以后重复利用时无需深度清洗，使用氮气简单冲洗后就可直接使用，可以降低维护成本。
此外，液氧甲烷燃烧能够产生更大的比冲，比煤油提高3%，但由于其密度较小，比冲带来的提高优势并不明显。但是甲烷可以在太空获取，比如火星上可以直接制备甲烷，木星和土星的卫星上也能找到大量甲烷，对于深空探索来说是有意义的。
大猎鹰和它的宇宙飞船选择了液氧甲烷发动机
二、各国进展
1.美国依然领先
美国NASA自己虽然没有在液氧甲烷领域展开研究，但是他们重点支持了两个私营公司蓝色起源和spaceX。其中spaceX的发动机设计推力为300吨级，宣称可以重复利用1000次。这是革命性的，因为液氧煤油发动机的可靠重复使用次数仅在十次左右，大修的情况下，能有提高。而蓝色起源的BE-4发动机，准备应用到重型火箭新格伦上。该发动机提供给地面推力为240吨，设计重复使用次数为25次。产品基本已经成型，正在进行试车，今明两年有可能发射。
2. 俄欧合作早早布局
俄罗斯继承了前苏联的雄厚航天科技基础，能够设计和研发各种类型的发动机。其中液氧甲烷发动机也早有布局，不仅跟欧洲合作开展“伏尔加”发动机的研制，也自行设计了多款液氧甲烷发动机。其中RD-160是正在规划中的发动机，地面推力达到200吨级。
欧洲在跟俄罗斯合作的同时，各国也在加力研究液氧甲烷发动机，研发的积极性很高。已经研发出几款发动机样机，取得了一定的测试效果。正在规划200吨级和400吨级液氧甲烷发动机。
3.日本也不落后
日本自2008年开始研制10吨级LE-8液氧甲烷上面级发动机，目的是为了降低现有火箭的发射成本。同时还在研究3吨级和5吨级上面级液氧甲烷发动机。前面的文章提到日本的火箭发射成本太高，在世界航天市场上不具备价格优势。因此也在努力改进火箭性能提高性价比。而研发液氧甲烷发动机对于降低发射成本是有帮助的。
4.中国也有重要突破
中国已经研发成功60吨级液氧甲烷发动机，2016年样机多次试车成功。但这款发动机是以可重复使用飞行器为背景研发的，短期内没有应用到火箭上的计划。但也在研究3吨级和8吨级火箭上面级发动机，为未来的火箭应用储备技术。
5.印度未见报道
印度作为航天大国，作出了很多航天成就，也有一些独到的地方。前面有几篇文章介绍印度的 和新型 ，另外 。但整体技术水平还有待提高，在可重复使用火箭的技术储备上还有待提高。
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