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[科普中国]-挤压循环

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挤压循环pressure-fed cycle)是液体火箭发动机动力循环的一种形式。推进剂受高压气体挤压,进入燃烧室。

简介挤压循环pressure-fed cycle)是液体火箭发动机动力循环的一种形式。推进剂受高压气体挤压,进入燃烧室。

挤压循环的优点就是避开了结构复杂的涡轮机,泵和输送管道。因为使用挤压循环可以大幅降低发动机成本和复杂度。其缺点就是产生的压力不够高,因而发动机效率不高。

美国的太空船常采用这种循环,如阿波罗飞船的服务舱发动机,登月舱发动机及其姿态控制发动机。1

液体火箭发动机液体推进剂火箭发动机(英语:Liquid Propellant Rocket Engine,缩写为LPRE),简称液体火箭发动机液态火箭发动机,是指采用液态的燃料和氧化剂作为能源和工质的火箭发动机。液体火箭发动机的基本组成包括推力室、推进剂供应系统和发动机控制系统等。液体推进剂贮存在推进剂贮箱内,当发动机工作时推进剂在推进剂供应系统的作用下按照要求的压力和流量输送至燃烧室,经雾化、蒸发、混合和燃烧生成高温高压燃气,再通过喷管加速至超声速排出,从而产生推力。

液体火箭发动机使用的推进剂可以是一种液态化学物,即单组元推进剂,也可以是几种液态化学物的组合,即双组元推进剂及三组元推进剂,它们均具有较高的能量特性。常用的单组元推进剂是肼,主要用于小推力发动机。双组元推进剂主要有液氧/液氢、液氧/烃类(煤油、汽油和酒精等)、硝酸/烃类、四氧化二氮/偏二甲肼等组合。

历史上第一枚液体火箭是由美国火箭学家罗伯特·戈达德于1926年发射的。德国火箭专家冯·布劳恩的研究团队在第二次世界大战期间研制的V-2火箭极大地促进了大型液体火箭发动机的发展。二战后,美国和苏联/俄罗斯等许多国家研制了大量的液体火箭发动机。液体火箭发动机作为最为成熟的火箭推进系统之一,具有较高的性能和许多独特的优点,目前被广泛应用于运载火箭、航天器以及导弹。液体火箭发动机还曾在二战时期被短暂作为飞机的推进动力。1

燃气发生器循环燃气发生器循环,(Gas-generator cycle)也叫开式循环,是双元液体推进剂火箭发动机的动力循环的一种。一小部分推进剂在燃气发生器中燃烧,产生燃气推动发动机的涡轮泵。

相比与之相似的分级燃烧循环,燃气发生器循环有诸多优点。燃气循环的涡轮不必应付向燃烧室排放废气时的反压力,因而涡轮机能的工作效率更高,提供给燃料的压力也更大,由此增加发动机的比冲。还有一个优点是燃气循环的涡轮机寿命更长更可靠。一些可重用运载器使用这种动力循环有很大优势。

这种循环的主要劣势就在于效率的损失。由于要用一部分燃料来驱动涡轮,废气直接排除,因此在净效率上,它反而不如同等级的分级燃烧循环。1

参见燃气发生器循环

膨胀循环

分级燃烧循环

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学