液体火箭发动机工作原理
火箭发动机原理

火箭发动机原理火箭发动机是一种能够产生推力的装置,它是现代航天技术中不可或缺的重要组成部分。
火箭发动机的工作原理主要是利用燃料和氧化剂的化学反应产生高温高压的气体,通过喷射这些气体产生的反作用力来推动火箭。
首先,火箭发动机的基本构成是燃烧室、喷管和喷嘴。
燃烧室是燃料和氧化剂混合并燃烧的地方,喷管是用来加速燃烧产生的高温高压气体,喷嘴则是用来将高速气体喷出,产生推力。
在发动机工作时,燃料和氧化剂被喷入燃烧室,经过点火后燃烧产生高温高压气体,然后通过喷管加速,最终从喷嘴喷出,产生推力。
其次,火箭发动机的推进力是由喷射出的高速气体产生的。
根据牛顿第三定律,每个作用力都有一个相等大小的反作用力,所以当高速气体从喷嘴喷出时,火箭就会受到相反方向的推力。
这就是火箭发动机产生推力的基本原理。
另外,火箭发动机的工作原理也与燃料的选择有关。
常见的火箭燃料有固体燃料和液体燃料两种。
固体燃料通常是将燃料和氧化剂混合成固体,然后在点火后燃烧产生推力。
而液体燃料则是将燃料和氧化剂分别储存在不同的容器中,然后在燃烧室内混合并燃烧。
最后,火箭发动机的工作原理也与喷嘴的设计有关。
喷嘴的形状和大小会影响喷出气体的速度和方向,从而影响火箭的推力和效率。
通常,喷嘴会采用喷嘴扩张理论,通过喷嘴内部的形状和结构来加速喷出气体,使其达到超音速甚至超高音速。
综上所述,火箭发动机是利用燃料和氧化剂的化学反应产生高温高压气体,通过喷射产生的反作用力来推动火箭的装置。
它的工作原理涉及燃烧室、喷管、喷嘴、燃料选择和喷嘴设计等多个方面。
火箭发动机的原理不仅是航天技术的基础,也是人类探索宇宙的重要工具。
液氧煤油发动机原理

液氧煤油发动机原理
液氧煤油发动机是一种高性能的火箭发动机,它采用液氧和煤油作为燃料,能够产生高达数百万牛顿的推力,广泛应用于航天、导弹、卫星等领域。
液氧煤油发动机的原理是利用燃料的化学反应产生高温高压气体,通过喷嘴将气体喷出,产生反作用力推动发动机运动。
具体来说,液氧和煤油在燃烧室内混合燃烧,产生大量的热能和气体,气体经过喷嘴喷出,产生推力。
液氧是一种无色、无味、无毒的液体,具有很高的氧含量,是一种优良的氧化剂。
煤油是一种石油产品,具有较高的能量密度和稳定性,是一种优良的燃料。
液氧和煤油的混合燃烧能够产生高温高压气体,推动发动机运动。
液氧煤油发动机的工作过程可以分为四个阶段:加注、点火、燃烧和排气。
首先,将液氧和煤油分别加注到燃烧室内,然后点火引燃混合物,产生燃烧反应。
燃烧过程中,液氧和煤油的化学能被转化为热能和动能,产生高温高压气体。
最后,气体经过喷嘴喷出,产生反作用力推动发动机运动。
液氧煤油发动机具有高推力、高效率、高可靠性等优点,是一种重要的航天发动机。
但是,液氧煤油发动机也存在一些问题,如燃烧
产生的高温高压气体对发动机材料的损伤、燃料的储存和运输等问题,需要不断进行技术改进和优化。
液氧煤油发动机是一种高性能的火箭发动机,采用液氧和煤油作为燃料,能够产生高达数百万牛顿的推力,广泛应用于航天、导弹、卫星等领域。
火箭发动机的工作原理

火箭发动机的工作原理火箭发动机是现代航天技术的核心之一,它驱动着航天器在宇宙中航行。
火箭发动机的工作原理可以简单地概括为燃烧推进,它通过燃烧推进剂产生的高温高压气体的喷出来产生推力。
本文将详细探讨火箭发动机的工作原理以及其中涉及的关键概念和技术。
一、火箭发动机的基本组成部分火箭发动机主要由燃烧室、喷管和推进剂组成。
燃烧室是燃烧推进剂的地方,喷管则是气体扩张的场所,而推进剂则是提供燃料和氧化剂的物质。
1.1 燃烧室燃烧室是火箭发动机的核心部分,也是推进剂的燃烧地点。
在燃烧室中,推进剂的燃料和氧化剂以一定的比例混合,并在高温高压条件下燃烧。
这个过程中,发动机内部的压力急剧增加,温度也随之升高,形成高温高压气体。
1.2 喷管喷管是将高温高压气体转化为高速喷射气流的部分,也是产生推力的关键环节。
当高温高压气体通过喷管时,由于喷管的设计形状和结构,气体被迫排出,形成了高速喷射气流。
喷管内部的气流受到了喷管结构的控制,从而产生了巨大的推力用于推动火箭。
1.3 推进剂推进剂是火箭发动机中供给燃料和氧化剂的物质。
常见的推进剂有液体燃料和液体氧化剂,如液氧和液氢的混合物,在燃烧时会产生大量的热能和气体。
二、火箭发动机的工作原理可以简单地描述为,推进剂的燃烧产生高温高压气体,然后通过喷管喷射出来,从而产生反作用力推动火箭。
2.1 燃烧过程火箭发动机的燃烧过程是火箭发动机工作的核心。
燃烧室内的推进剂以一定的比例混合,然后被点燃。
在燃烧过程中,燃料和氧化剂发生化学反应,产生大量的热能和气体。
这些气体以极高的压力和温度喷出燃烧室,形成高速的喷射气流。
2.2 喷射过程喷射过程是火箭发动机运作的关键环节。
高温高压气体通过喷管时,受到喷管内部结构的控制,气体以高速喷射出来。
喷管内的喷射气流具有巨大的冲击力,因为根据牛顿第三定律,气体喷射出去时,相应的火箭会受到一个相反方向的反作用力,从而推动火箭向前运动。
2.3 反作用力与推力根据牛顿第三定律,反作用力与推力是相等且相反的。
液体火箭发动机综述

液体⽕箭发动机综述液体⽕箭发动机发展现状及发展趋势概述摘要:介绍了液体⽕箭发动机的优缺点、⼯作原理,总结了⼤推⼒和⼩推⼒发动机的国内外发展现状,提出了未来液体⽕箭发动机的发展⽅向。
关键词:液体⽕箭发动机,推进系统,发展现状,发展趋势1 引⾔液体⽕箭发动机作为⽬前最为成熟的推进系统之⼀,具有诸多独特的优势,仍然是各国努⼒发展的主⼒推进系统,并且在⼤推⼒和⼩推⼒⽅⾯都取得了诸多成果,本⽂将美国、俄罗斯、欧洲、⽇本、中国等国家的发展状况进⾏了综述,⽬前美国仍然在⼤多数推进系统⽅⾯领先世界,俄罗斯则继续保持液体推进特别是⼤推⼒液体⽕箭⽅⾯的领先地位,欧盟和⽇本在追赶美国的技术⽔平,以中国为代表的第三世界国家也开始在液体推进领域同传统强国展开竞争。
2 定义与分类液体⽕箭发动机(Liquid Rocket Motor)是指液体推进剂⽕箭发动机,即使⽤液态化学物质作为能源和⼯质的化学⽕箭推进系统。
按照推进剂供应系统,可以分为挤压式和泵压式;按照推进剂组元可分为单组元、双组元、三组元;按照功能分,⼀类⽤于航天运载器和弹道导弹,包括主发动机、助推发动机、芯级发动机、上⾯级发动机、游动发动机等,另⼀类⽤于航天器主推进和辅助推进,包括远地点发动机、轨道机动发动机、姿态控制和轨道控制发动机等。
3 ⼯作原理液体⽕箭发动机⼯作时(以双组元泵压式液体⽕箭发动机为例),推进剂和燃料分别从储箱中被挤出,经由推进剂输送管道进⼊推⼒室。
推进剂通过推⼒室头部喷注器混合雾化,形成细⼩液滴,被燃烧室中的⽕焰加热⽓化并剧烈燃烧,在燃烧室中变成⾼温⾼压燃⽓。
燃⽓经过喷管被加速成超声速⽓流向后喷出,产⽣作⽤在发动机上的推⼒,推动⽕箭前进。
泵压式供应系统挤压式供应系统4 主要优缺点:同固体⽕箭发动机相⽐,液体⽕箭发动机通常具有以下优点:●通常⽐冲最⾼,在推进剂量⼀定的情况下飞⾏器速度最⼤或者有效载荷最重。
●推⼒可调,可随意启动、关机;可脉冲⼯作(有些⼩脉冲发动机能⼯作25万次以上);推⼒时间曲线可任意控制,能实现飞⾏弹道重复。
火箭发动机工作原理

火箭发动机工作原理
火箭发动机是一种利用燃料燃烧产生推力的动力装置,工作原理基于牛顿第三定律——每个作用力都有一个相等且方向相反的反作用力。
火箭发动机的基本工作原理分为两步:燃烧和排气。
首先燃料和氧化剂在燃烧室中混合燃烧,产生大量高温和高压的气体。
这些气体受到燃烧室壁的限制,只能向后方扩散,形成向后的推力。
同时,由于燃烧产生的高温气体密度较大,从而使推力增加。
这时,由于推力作用的反作用力,火箭开始向前推进。
为了保持稳定,火箭通常配备有多个发动机,将推力均匀分布在火箭的各个部分上。
而且,这些发动机通常被称为级,每个级都有自己的燃料和氧化剂,以便在前一级的燃料耗尽后继续提供推力。
火箭发动机的工作原理可以通过火箭方程来进一步解释。
火箭方程描述了火箭的速度变化,即质量流出率等于质量流入率乘以速度变化率的负数。
简单来说,火箭发动机通过排放燃烧产生的高速气体,将质量从后方抛射出去,从而使整个火箭的速度增加。
总的来说,火箭发动机通过燃烧产生的推力驱动火箭运动,实现航天飞行。
它是一种高效、高速的动力装置,为人类进行太空探索和卫星发射等提供了重要的技术支持。
火箭推进原理

火箭推进原理火箭是一种宇航器,其推进原理基于牛顿第三定律,即每一个作用力都有一个相等且反向的反作用力。
火箭推进器在宇宙航行中起到关键作用,通过喷射高速气体产生的反作用力来推动自身前进。
本文将详细介绍火箭推进原理及相关技术。
一、火箭推进原理概述火箭推进原理是基于动量守恒定律和作用反作用原理,它的核心思想是喷射高速气体来产生反作用力,从而推动火箭本身。
具体来说,火箭将一种能源转化为高温、高压的气体,通过喷嘴以极高速度排出来,这种排出的结果是产生反作用力,使火箭本身获得推力。
二、火箭发动机工作原理火箭发动机是火箭推进的关键部分,通常由燃烧室、喷管和喷嘴组成。
其工作原理如下:1. 燃烧室:燃烧室是将燃料和氧化剂混合并点燃的地方。
在燃烧过程中,燃料和氧化剂发生化学反应,产生高温高压的气体。
这个过程释放出巨大的能量,形成了推进火箭的动力。
2. 喷管:喷管是将燃烧产生的高温高压气体引导到喷嘴的管道。
喷管具有特殊的形状,通过对气体的加速和扩张,使气体的速度和压力得到调整和优化。
3. 喷嘴:喷嘴是喷管的末端,它是火箭发动机的最后一个环节。
喷嘴具有锥形或喇叭形,用于扩张和加速气体流动,增加气体的速度,从而产生更大的推力。
通过以上的工作原理,火箭发动机能够产生巨大的推力,实现火箭的航行。
三、火箭燃料与推进剂火箭的燃料和推进剂通常分为两种类型:固体火箭和液体火箭。
1. 固体火箭:固体火箭使用固态燃料,如固体燃料推进剂和氧化剂。
固体火箭具有结构简单、容易储存、使用灵活等优点,但无法停止和调整推力,以及固体燃料难以控制的缺点。
2. 液体火箭:液体火箭使用液态燃料和液态氧化剂。
液体火箭具有推力可调、可停止和可重复使用等优点,但也存在燃料储存和操控复杂的缺点。
不同类型的火箭在不同的应用场景中发挥各自的优势,例如固体火箭常用于导弹和火箭助推器,而液体火箭多用于航天器和卫星。
四、火箭推进技术的发展随着科技的进步,火箭推进技术得到了不断的改进和发展。
火箭冲压发动机原理
火箭冲压发动机原理一、引言火箭冲压发动机是现代航空航天领域中应用广泛的发动机类型。
本文将深入探讨火箭冲压发动机的原理及其工作过程。
二、火箭冲压发动机概述火箭冲压发动机是一种将燃料和氧化剂混合燃烧后产生高温高压气体,通过喷射高速气流来产生推力的发动机。
该发动机结构简单,推进效率高,适用于航天飞行器、导弹、火箭等领域。
三、工作原理火箭冲压发动机的工作原理可以分为三个主要步骤:供氧、燃烧和喷射。
1. 供氧火箭冲压发动机需要同时供给燃料和氧化剂以产生燃烧所需的氧气。
氧化剂通常采用液氧,而燃料可以是液态或者固态。
2. 燃烧在火箭冲压发动机的燃烧室中,燃料和氧化剂混合并点燃。
通过燃烧,产生大量的高温高压气体。
这些气体通过喷嘴形成高速气流。
3. 喷射喷嘴的设计使得高速气流从喷口中喷出,产生推力。
根据牛顿第三定律,由于火箭喷出的气体流动速度非常高,反作用力将推动火箭向前运动。
四、优缺点分析火箭冲压发动机具有以下优点:1. 高推力:相较于传统的火箭发动机,火箭冲压发动机能够产生更高的推力。
2. 高效率:火箭冲压发动机在燃烧过程中能够更充分地利用燃料和氧化剂,提高推进效率。
3. 灵活性:由于其结构相对简单,火箭冲压发动机在设计和制造上较为灵活,适应不同的应用需求。
然而,火箭冲压发动机也存在以下缺点:1. 复杂的工艺:制造火箭冲压发动机需要较高的工艺要求,需要精密加工和装配,增加了工程成本。
2. 耐久性问题:由于火箭冲压发动机在燃烧过程中承受极高的温度和压力,对发动机的材料和冷却系统提出了更高的要求,耐久性是一个重要的挑战。
五、应用领域火箭冲压发动机广泛应用于以下领域:1. 航天飞行器:作为航天器的主要推进系统,火箭冲压发动机被用于将航天器送入太空轨道。
2. 导弹武器:火箭冲压发动机具有快速响应和高度可控的特点,被广泛应用于导弹系统。
3. 火箭发射器:火箭冲压发动机被用于火箭发射器的推进系统,实现飞行器的瞬间加速。
4. 航空领域:火箭冲压发动机在航空领域的垂直起降飞机和无人机等领域也有应用。
火箭发动机的原理
火箭发动机的原理火箭发动机是一种能将庞大的化学能转化为巨大动能的动力机器。
它的基本原理是牛顿第三运动定律,即每一种行动必有相对的反作用,所以当火箭喷出高速气流的时候,火箭本身会推动一个相同量的气体向相反方向运动。
接下来,我们将详细介绍火箭发动机的结构及原理。
一、火箭发动机的基本结构火箭发动机常见的结构主要分为燃烧室、喷嘴、涡轮泵以及供油系统等部分。
下面,我们将逐一介绍。
1.燃烧室燃烧室是火箭发动机最关键的组成部分,它是将化学能转化为动能的地方。
它主要有四个部分:(1)进口锥进口锥的作用是将空气引导到燃烧室,它的主要特点是其横截面积随着距离的增加而增加,这是为了适应超音速流动情况,减小流量损失,并且提供最大的进气面积。
(2)燃烧室壁燃烧室壁是由耐高温、高强度的材料制成的,它的主要作用是将燃料和氧化剂在燃烧室内混合并加热到高温,产生高压燃气,从而推动喷管向外喷出。
(3)喷嘴喷嘴是燃烧室的出口,它将高温、高压的燃气喷射出去,从而产生反作用力。
喷嘴的形状和尺寸是非常关键的,它们将直接影响喷出的燃气速度和喷出的动量。
(4)回转爆燃室回转爆燃室是一种特殊的燃烧室工艺,其主要作用是将燃料和氧化剂进行混合,并使它们在燃烧室内进行完全燃烧。
它的特点是燃烧室壁上布满了一些螺旋形的隔板,当燃气从燃烧室内喷出时,会形成旋涡,在旋涡中燃烧,这样可以充分利用燃料和氧化剂,提高发动机的效率。
2.喷嘴喷嘴是火箭发动机最重要的零件之一,它的作用是将高温、高压的燃气喷射出去,并产生反作用力。
喷嘴的设计对于火箭发动机的性能非常关键。
(1)马赫锥口马赫锥口是喷嘴最内部的零件,它主要的作用是将超音速的气体压缩和加速到达声速(马赫数为1)。
(2)收缩段收缩段的作用是将高速、低压的气体通过收缩,使其压缩和加速,这样可以提高燃气的动压,增强推力。
(3)膨胀段膨胀段的作用是将高速、高压的气体通过膨胀,使其减速和扩散,从而将能量转化为喷气动能,在空气中产生推力。
长征运载火箭的原理
长征运载火箭的原理
长征运载火箭是中国自主研发的一种多级液体运载火箭,其原理是将燃料和氧化剂通过燃烧产生的高温高压气体排出火箭喷嘴,产生巨大的推力,从而使火箭能够脱离地球引力并进入太空。
长征运载火箭采用了多级结构,每个级别都有自己的燃料和氧化剂。
首先,第一级火箭发动机点火,将火箭推向大气层外,并将第一级燃料和氧化剂耗尽。
然后,第一级火箭被分离,第二级火箭点火,将火箭进一步推向太空,并耗尽第二级燃料和氧化剂。
这个过程会重复多次,每个级别都会在完成任务后被分离。
长征运载火箭的关键是火箭发动机。
火箭发动机采用液体燃料和液体氧化剂作为燃料,通过燃烧产生高温高压气体,然后通过喷嘴排出,产生推力。
火箭发动机通常由燃烧室、燃料喷嘴和氧化剂喷嘴组成。
燃料和氧化剂会在燃烧室中混合并点火,产生燃烧反应。
燃烧产生的高温高压气体通过喷嘴排出,产生的反作用力将火箭推向相反的方向。
长征运载火箭还包括其他组件,如导航系统、控制系统和仪表系统等,用于控制火箭的飞行轨迹和确保任务的成功完成。
总之,长征运载火箭通过燃烧液体燃料和液体氧化剂产生的高温高压气体排出喷嘴,产生巨大的推力,从而将火箭推向太空。
通过多级结构和火箭发动机的协同
工作,长征运载火箭能够将卫星、载人航天器等有效载荷送入预定轨道,实现太空探索和利用。
火箭推进原理
火箭推进原理
火箭是靠火箭发动机向前推进的。
火箭发动机点火以后,推进剂(液体的或固体的燃烧剂加氧化剂)在发动机的燃烧室里燃烧,产生大量高压燃气;高压燃气从发动机喷管高速喷出,所产生的对燃烧室(也就是对火箭)的反作用力,就使火箭沿燃气喷射的反方向前进火箭推进原理依据的是牛顿第三律:作用力和反作用力大小相等,方向相反。
一个扎紧的充满空气的气球一旦松开,空气就从气球内往外喷,气球则沿反方向飞出。
固体推进剂,从底层向顶层或从内层向外层快速燃烧。
液体推进剂,用高压气体对燃烧剂与氧化剂贮箱增压,然后用涡轮泵将燃烧剂与氧化剂输进燃烧室。
推进剂的能量在发动机内转化为燃气的动能,形成高速气流喷出,产生推力。
推力是表示火箭发动机性能的主要参数之一,它是推进剂在推力室中燃烧产和的高温燃气经过喷管高速喷射而产生的反作用力。
推力是直接作用在推力室内外表面上的力的合力。
比冲,是表示火箭发动机性能的另一个重要参数。
它表示火箭发动机在稳定工作状态下,每单位质量的推进剂所产生的推力值,比冲的大小和喷管出口面积与推力室喉部面积之比(面积比)有关。
面积比越大,比冲越高。
喷管形状直接影响比冲的大小(燃气从喷口喷出时的速度)。
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液体火箭发动机工作原理:
液体火箭发动机是指液体推进剂的化学火箭发动机。
常用的液体氧化剂有液态氧、四氧化二氮等,燃烧剂由液氢、偏二甲肼、煤油等。
氧化剂和燃烧剂必须储存在不同的储箱中。
液体火箭发动机一般由推力室、推进剂供应系统、发动机控制系统组成。
推力室是将液体推进剂的化学能转变成推进力的重要组件。
它由推进剂喷嘴、燃烧室、喷管组件等组成,见图。
推进剂通过喷注器注入燃烧室,经雾化,蒸发,混合和燃烧等过成生成燃烧产物,以高速(2500一5000米/秒)从喷管中冲出而产生推力。
燃烧室内压力可达200大气压(约200MPa)、温度300℃~4000℃,故需要冷却。
推进剂供应系统的功用是按要求的流量和压力向燃烧室输送推进剂。
按输送方式不同,有挤压式(气压式)和泵压式两类供应系统。
挤压式供应系统是利用高压气体经减压器减压后(氧化剂、燃烧剂的流量是靠减压器调定的压力控制)进入氧化剂、燃烧剂贮箱,将其分别挤压到燃烧室中。
挤压式供应系统只用于小推力发动机。
大推力发动机则用泵压式供应系统,这种系统是用液压泵输送推进剂。
发动机控制系统的功用是对发动机的工作程序和工作参数进行调节和控制。
工作程序包括发动机起动、工作、关机三个阶段,这一过程是按预定程序自动进行的。
工作参数主要指推力大小、推进剂的混合比。
液体火箭发动机的优点是比冲高(250~500秒),推力范围大(单台推力在1克力~700吨力)、能反复起动、能控制推力大小、工作时间较长等。
液体火箭发动机主要用作航天器发射、姿态修正与控制、轨道转移等。
液体火箭发动机是航天发射的主流,构造上比固体发动机复杂得多,主要由点火装置,燃烧室,喷管,燃料输送装置组成。
点火装置一般是火药点火器,对于需要多次启动的上面级发动机,则需要多个火药点火器,如美国战神火箭的J-2X发动机,就具备2个火药点火器实现2次启动功能,我国的YF-73和YF-75也都安装了2个火药点火器,具备了2次启动能力;燃烧室是液体燃料和氧化剂燃烧膨胀的地方,为了获得更高的比冲,一般具有很高的压力,即使是普通的发动机,通常也有数十个大气压之高的压力,苏联的RD-180等发动机,燃烧室压力更是高达250多个大气压。
高压下的燃烧比之常压下更为复杂,同时随着燃烧室体积的增加,燃烧不稳定情况越来越严重,解决起来也更加麻烦。
目前根本没有可靠的数学模型分析燃烧稳定性问题,主要靠大量的发动机燃烧试验来解决。
美国的土星5号火箭的F-1发动机,进行了高达20万秒的地面试车台燃烧测试,苏联能源号火箭的RD-170发动机,也进行了10多万秒的地面试车台燃烧测试,在反复的燃烧测试中不断优化发动机各项参数,
缓解不稳定燃烧现象。
不过室压低推力较小的发动机,不稳定燃烧现象很不明显,不稳定燃烧是制约液体发动机推力增加的主要问题之一。
液体火箭发动机燃烧室使用液体燃料或是氧化剂进行冷却,在它们进入燃烧室前,先流过燃烧室壁降温;液体发动机的喷管同样是拉瓦尔喷管,扩张段一般都是钟形,不过采用冷却式喷管,由液体燃料或是氧化剂进行降温。
液体发动机燃料输送分为四种方式:挤压循环,燃气发生器循环,分级燃烧循环,膨胀循环。
挤压循环利用高压气体经减压器减压后进入氧化剂、燃烧剂储箱,将其分别挤压到燃烧室中,受制于储箱的材料,不可能做到多大压强,因此只用在小型低性能的发动机上。
燃气发生器循环中,一部分燃料和氧化剂流过一个燃气发生器,燃烧后推动燃料泵和氧化剂泵运转,燃料泵和氧化剂泵则把燃料压倒燃烧室中,预燃的废气直接排放。
初始燃料和氧化剂的流动,有的是通过储箱的挤压,有的是依靠自然的重力引导。
分级燃烧循环又称补燃方式,同样是燃料和氧化剂在预燃器中燃烧,推动燃料泵和氧化剂泵,不过不同的是,预燃器中的燃气不是直接排放,而是压入燃烧室,这样避免了燃料和氧化剂的浪费,可以做到更大的比冲。
追求高比冲发动机一般都会采用分级燃烧的循环方式,分级燃烧的时为了追求更高比冲,一般燃烧室压力要燃气发生器循环高得多,又称高压补燃方式。
膨胀循环则是燃料或是氧化剂流过燃烧室壁和喷管壁,在那里冷却燃烧室和喷管的同时,自身升温具有更大压力,推动燃料泵和氧化剂泵运转,很明显的,燃气发生器和分级燃烧的循环同样会流经这些高温部位,但是却加以预燃器高压燃气的驱动,可以做到大得多的推力。
膨胀燃烧循环的发动机一般的说具有很高的比冲,理论上其他条件相同时是最高的比冲,不过推力很难做大,如美国的RL10-B-2,具有已用液体发动机中最高的比冲465.5秒,但是推力只有24750磅,约合11.2吨。
说到液体发动机,循环方式和燃烧室室压和喷管设计固然很影响比冲,但是最影响发动机比冲的却是液体燃料。
早期的肼类燃料,配合四氧化二氮,真空中最多也只有300秒左右的比冲,而且肼类都有剧毒,四氧化二氮腐蚀性也很强,目前已经逐渐被淘汰,我国的长征5号等新一代火箭也将在未来几年内淘汰现有肼类燃料的长征火箭;比冲更高一些的是煤油燃料,煤油比之肼类,比冲高的不多,只有20秒左右,主要的特色是廉价,同时无毒,很适合液体发动机使用,当前商业火箭公司的发动机,都选液氧煤油发动机就是看中这点;比冲更高些的是甲烷发动机,甲烷是烃类燃料中比冲最高的,不过比之煤油高出不多,同样是20秒左右,同时需要低温存储,体积比煤油大得多,最主要的费用也要高不少,因此少有问津,不过冷战后,各航天国家开始对甲烷发动机的预研工作;比冲最高的燃料组合是液氢液氧组合,液氢燃料不要说比煤油,就是比肼类都要贵太多,而且储存体积巨大,不过液氢液氧的比冲比液氧煤油高的太多,在真空,普遍可以达到420秒以上,高出了1/3多。
对照齐奥尔科夫斯基公式,这意味着可以用少得多的燃料将载荷打入轨道。
不过由于液氢的昂贵,早期主要是在火箭的上面级(第一级以上称上面级)使用液氢燃料,随着技术的进步,液氢价格降低,新一代火箭普遍第一级也采用液氢燃料,如日本的H-II,欧洲的Ariane5等,我国的长征5号火箭第一级也将采用液氢燃料。
美国更是出现了助推器也采用液氢燃料的大型火箭Delta4型火箭,其性能十分优越。
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