分级燃烧循环

✍ dations ◷ 2025-08-02 13:56:11 #火箭发动机,航天器推进,热力学循环

分级燃烧循环(staged combustion cycle)也叫高压补燃循环,是双元液体推进剂火箭发动机的动力循环的一种。一部分燃料在预燃室燃烧产生高温燃气推动发动机的涡轮和泵。随后废气和推进剂一起注入燃烧室。

分级燃烧循环的主要优势是所有燃气和热量都通过燃烧室排除,基本没有损失。因此这种循环也常称为“闭式循环”。而开式循环产生的废气直接排放,因而效率有所损失。

分级燃烧循环带来的另一个重要优点就是能承受非常高的燃烧室压力,这致使更大膨胀比的喷嘴可以用在发动机上。而主要缺点就是涡轮机的工作环境苛刻,需要添加许多额外的导管来输送高温燃气,还必须设计很复杂的反馈控制系统。

分级燃烧循环发动机相对其他形式循环是最难设计的,它的一种简化版本就是燃气发生器循环。

分级燃烧循环最初是阿列克谢· 伊萨耶夫(Aleksei Mihailovich Isaev)在1949年提出的,由前苏联工程师格鲁什科(Valentin Glushko)设计制造。第一台采用分级燃烧循环的发动机就是NK-33,N1火箭的第一级就安装了30台这样的发动机。1963年,另一台采用这种循环的发动机RD 253开始制造并于1965年安装在了质子火箭上。洛克马丁公司向俄罗斯购买的RD-180用于擎天神三号和擎天神五号的发动机也采用这种循环。

在西方,首台实验室分级燃烧发动机是由德国工程师路德维希·伯尔科(Ludwig Boelkow)于1963年制造的。

50年代,英国开发的伽马火箭发动机采取的是一种闭式循环,但不是分级燃烧循环。氧化剂过氧化氢先分解成氧气来驱动涡轮机,然后和燃料煤油一起进入燃烧室燃烧。

航天飞机主发动机采用的也是这种循环。

全流量分级燃烧循环(Full flow staged combustion,FFSC)是分级燃烧循环的另一种版本,氧化剂和燃料分别由各自的动力涡轮机供压,部分推进剂通过管道互相交换,分别燃烧驱动涡轮机。

这种设计下,涡轮机的工作温度更低,因而发动机的寿命得到延长,效率也更高。而且燃烧室的压力可以更大,支持更大的比冲。目前这种采用循环的发动机是正在研制的猛禽火箭发动机和集成动力验证器。

相关

  • 胤礽允礽(满语:ᠶᡡᠨᠴᡝᠩ,穆麟德:Yūn Ceng,太清:Yvn Qeng;1674年6月6日-1725年1月27日),幼名保成,清朝宗室、康熙帝嫡次子,亦为当时的皇太子。原名胤礽(满语:ᡳᠨᠴᡝᠩ,穆麟德:In Ceng,太清:I
  • 张士诚张士诚(1321年-1367年),原名张九四,泰州白驹场(今江苏大丰)人,元朝末年的起义军领袖与地方割据势力之一。在元朝末年抗元起义领袖中,有“友谅最桀(残暴),士诚最富”之说。张士诚,原名张九
  • 有机锶化学有机锶化学是研究碳-锶键的化合物的化学分支。金属锶和卤代烃反应,可以得到RSrX,在反应中通常会先加入碘、镁或将锶制成汞齐来活化。用氯代烃和溴代烃反应的产率都较低。用二
  • 鲸偶蹄目鲸偶蹄目(学名:Cetartiodactyla)是一个包含了传统的鲸目及偶蹄目的演化支,一般用来描述鲸豚类是从偶蹄目中演化而来。遗传学分析表明,与鲸豚类亲缘关系最近的现生动物是河马。鲸
  • 台南市 (州辖市) */?)是台湾日治时期1920年至1945年间存在之行政区,辖属台南州。范围涵盖今台南市北区、东区、南区、中西区、安平区。在日本时代,台南为仅次于台北的第二大城市。中国曾计划
  • 2008年2月逝世人物列表2008年2月逝世人物列表,是用于汇总2008年2月期间逝世人物的列表。
  • 丹尼尔·曼宁丹尼尔·曼宁(Daniel Manning,1831年5月16日-1887年12月24日),美国政治家,曾任美国财政部长(1885年-1887年)。
  • 清新时报《清新时报》(以下简称《清新》)创刊于2002年11月8日,由清华大学新闻与传播学院主管,由清新时报报社主办,目前已出版172期。《清新》每期发行量超过六千份,拥有包括清华校方、各院
  • 场记场记(英语:Script supervisor 或 continuity supervisor)是电影、电视剧的剧组工作人员之一,其职务是监视场景中服装、道具、发型、妆容、演员动作等等以确保影片画面连贯。场记
  • 糙叶五加糙叶五加(学名:)是五加科五加属的植物,是中国的特有植物。分布在中国大陆的湖北、陕西、河南、山西、四川、浙江、安徽等地,生长于海拔1,000米至3,200米的地区,见于林缘及灌丛中。