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船用柴油机-(知识点)液体火箭发动机七大类燃料输送方式解析液体火箭发动机原理书

来源:应急救援装备网  作者:蓝品汇优采云   2024-03-28 阅读:143

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液体火箭发动机的燃料输送方式(循环方式)有七种:挤压循环、气体发生器循环、分级燃烧循环、膨胀循环、膨胀排气循环、燃烧室泵送循环、电泵输送。

挤压循环是利用高压气体将推进剂压出储罐并进入燃烧室的循环方法。 该方法的优点是可靠性高、运动部件少。 但由于罐体需要承受压力,壁厚较大,因此被动质量较大,火箭的干质量较低。 为了避免干质量比数据太难看,加压气体压力不能太高,这也限制了燃烧室压力,导致性能降低。 挤压循环在火箭上级和姿态控制发动机中有一定的应用。 一个典型的例子是中国的YF-50D发动机,该发动机用于远征一号上级。

气体发生器循环是利用气体发生器产生的气体驱动涡轮泵输送推进剂的循环方法。 气体驱动涡轮泵后,变成废气排出,造成一些浪费。 由于燃气发电机组一般燃烧富含燃料(氧化剂不足),含有大量未完全燃烧物质的废气排放也会造成一定的污染。 气体发生器循环一般不会产生较高的燃烧室压力(例如YF-77发动机室压力只有10MPa左右),有的燃料不产生推力液体火箭发动机控制,因此性能较低。 如-1D发动机、中国的YF-77发动机等。

分级燃烧循环又称补充燃烧循环,是指将部分或全部燃料分离进入气体发生器液体火箭发动机控制,驱动涡轮泵,但气体发生器产生的废气并不直接排放,而是进入燃烧室进行补充燃烧。 由于所有推进剂都起作用,因此具有分级燃烧循环的发动机通常具有更高的比冲量。 全部燃料进入燃气发生器的分级燃烧循环,称为全流分级燃烧循环。 全流分级燃烧循环的涡轮燃气流量很大,因此要达到相同的涡轮泵功率船用物资,涡轮前的温度可以更低(与一般分级燃烧循环相比),涡轮容积可以也可以更小,这可以降低涡轮泵的技术难度。 。 分级燃烧循环的典型例子有RD-180发动机、RS-25等,其中RS-25可以说是一款将分级燃烧循环发挥到极致的发动机。

液体火箭发动机控制

膨胀循环是利用燃烧室内壁加热低温推进剂使其汽化并驱动涡轮泵的循环方式。 膨胀循环是最有效的循环。 汽化的推进剂处于低温甚至接近室温,因此涡轮机不需要非常耐高温。 然而,推进剂汽化的威力远不如推进剂燃烧。 因此,膨胀循环的涡轮泵功率一般较小,腔室压力和推力都比较低,一般用于推力较小的真空发动机。 例如,长征五号运载火箭第二级采用的是中国的YF-75D发动机。

膨胀排气循环是指一部分推进剂被加热汽化驱动涡轮泵,其余部分进入燃烧室,驱动涡轮泵的部分推进剂作为废气排出。 与膨胀循环一样,由于汽化功比较有限船舶柴油机配件,所以膨胀排气循环的涡轮功率不能很大,推力也不能很大。 但由于透平后压力较低,透平压降较大,因此透平效率较高。 因此,虽然在膨胀排气循环中进入涡轮的推进剂较少,但实际涡轮功率可略大于膨胀循环。 而且,部分推进剂在膨胀排气循环中被浪费,因此比冲也较低。 典型例子包括日本的LE-5A和LE-5B。 这两款发动机的区别在于加热燃料的部分:LE-5A使用喷嘴进行加热,而LE-5B则使用燃烧室壁进行加热。

燃烧室抽气循环是指将一部分气体从燃烧室中分离出来,驱动涡轮泵,然后将废气排出。 这种循环发动机更轻(因为没有气体发生器等部件)。 其主要缺点是涡轮机温度高,并且与气体发生器循环类似,会损失一部分比冲量。 Blue 的 BE-3 发动机采用燃烧室抽气循环。

电动泵循环是一种近乎新型的循环方法,它消除了涡轮并使用电动机驱动燃油泵。 涡轮机小型化对于小型火箭来说很困难,因此相对较小的电动机是低功率的一个很好的替代方案。 目前,世界上唯一使用电动泵进行运输的运载火箭是“电子”运载火箭,其发动机称为“卢瑟福”发动机。 电动泵循环的主要缺点是,由于电动机和电池的性能限制,单个发动机的推力相对有限。 发动机的推力只有22kN,工作时间也有限。

液体火箭发动机控制

液体火箭罐基本上由不锈钢、可焊接铝合金和一些钛合金制成。 不锈钢比强度太低,已被废弃。 大型液体火箭罐多采用可焊铝合金或可焊钛合金制成。

液体火箭发动机材料一般为低碳合金结构钢、耐热钢、铁基或镍基高温合金、铌合金等。

另注:这是陈北航写的,不是我。

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