膨胀循环

✍ dations ◷ 2025-06-29 07:34:00 #火箭发动机,航天器推进,热力学循环

膨胀循环(Expander cycle)是双元液体推进剂火箭发动机的一种动力循环,能提高燃料供给的效率。

在膨胀循环中,燃料燃烧前通常被主燃烧室余热的加热。当液态燃料通过在燃烧室壁里的冷却通道时,相变成气态。气态燃料产生的气压差推动涡轮泵转动。从而使推进剂高速进入推力室燃烧产生推力。

钟罩形的发动机由于没有足够的喷嘴面积来加热燃料来驱动涡轮机,因此单纯的膨胀循环发动机的推力最多300KN。更高的推力级可以靠燃料分流来达到,一部分燃料被分流到涡轮机和推力室的冷却通道,最后一起注入主燃烧室。瓦形发动机由于废气紧贴室壁,因此传热效率更高,可以产生更大的推力。两种类型的发动机都必须使用低温燃料,例如液氢、甲烷、丙烷等,这些燃料可以轻易达到沸点。

有些膨胀循环发动机使用燃气发生器来启动涡轮机,直到燃烧室和喷管加热的燃料产生的压力能独自启动涡轮机。

这种工作循环是传统膨胀循环的改进。排放循环中,只有一小部分推进剂用来驱动涡轮并抛弃,并没有注入燃烧室。排出涡轮废气使通过涡轮的气压降最大化,从而提高了涡轮泵的输出功率。但牺牲了发动机推力及效率。但日本的LE-5A/B,性能反而更优。

相对其他设计,膨胀循环有如下优点:

膨胀循环发动机已经被用于:

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