猛禽发动机和中国火箭发动机对比有燃烧方式不同。
分级燃烧的意思就是燃料要燃烧两次,这是两个同时进行的平行过程。第1个叫做富氧燃烧过程,燃烧大量液氧和少量甲烷。这个燃烧过程产生两个效果,把液氧加热成气态的氧,燃烧产生的热量驱动涡轮带动液氧泵。
第2个叫做富燃燃烧过程,用大量甲烷和少量氧进行一次燃烧。
这个燃烧的结果把液态甲烷加热为气态,产生的热量驱动涡轮再带动燃料泵。
然后,富氧燃烧的尾气,富燃燃烧后的尾气,再进入发动机的主燃烧室进行最后一次燃烧,再喷出去,产生推力。
分级燃烧最大的优势,就是把燃气发生器的尾气接入了整个喷射回路中,最终所有的气体是从火箭发动机的尾喷口喷出来的,所以燃气发生器的功率也可以转化成推力。
全流量的意思,就是说全部的燃料跟氧化剂都要经过富氧燃烧和富燃燃烧的过程。既然有全流量,就是有不全流量的。不全流量的,就是有一部分的氧化剂和燃料是绕开这个过程,直接喷进燃烧室的。
全流量分级燃烧的最大好处就是火箭推进剂的利用效率最高。而且,推力可以大范围内调整。这才是火箭发动机的最核心指标,它的意义就相当于汽车百公里耗油量。
火箭发动机研制背景
从某种程度上说,探索太空的能力,取决于航天发动机的推力。
中国长征系列运载火箭中发射近地轨道航天器的主力长征二号运载火箭成功发射中国的神舟号载人飞船,但其使用的液体火箭发动机是地面单台推力75吨左右的YF-20火箭发动机,推力已经不能满足未来航天技术发展的需求。
二十一世纪,国外新一代运载火箭开始投入使用。
如美国洛克希德马丁公司的宇宙神5型运载火箭,一子级采用俄罗斯和美国联合研制的RD-180火箭发动机(液氧煤油发动机),最大推力高达423吨,降低了1/4发射成本。
大推力火箭发动机的使用,极大的提高了运载火箭的性能并减低了使用成本。
这种形势下,中国研制新一代液体火箭发动机显得格外迫切。猛禽发动机的真空比冲380,大概比“天鹊”发动机的效率高10%。因为火箭也只能把自身总重量的3%~5%的荷载送入太空。
火箭发动机燃料
固体火箭发动机使用的燃料是固体推进剂。
这种推进剂是一种固态的可燃物质,它在燃烧室中燃烧时,能够产生高温和高压的气体。
这些气体在喷管中膨胀加速,将热能转化为动能,并以极高的速度排出火箭外,从而产生推力,推动火箭向前飞行。
固体推进剂通常由可燃材料和氧化剂的混合物组成,这些材料可能是胶状或油脂状的。
在固体火箭发动机中,推进剂被填充在整个火箭内部,而不是像液体火箭那样存储在专门的推进剂储存箱中。
固体火箭发动机与液体火箭发动机在结构上相似,但内部构造有所不同。
固体火箭的发动机将推进剂直接填充在火箭体内,从顶部到底部。
这种设计的优势在于它简化了火箭的结构,并且可以在不需要复杂系统的情况下存储和输送推进剂。
固体推进剂的改进包括:
1.固体推进剂可以在室温下长期储存,而无需特殊的存储条件,这与液体推进剂需要冷却或压力储存的要求形成对比。
2.固体火箭发动机的结构相对简单,因为它不需要像液体火箭那样复杂的燃料输送和控制系统。
3.虽然固体推进剂的燃烧难以控制,但随着技术的发展,现在已经能够实现固体火箭的多次点火,克服了早期固体火箭只能单次燃烧的局限。
总体而言,固体火箭发动机因其结构简单、储存方便等优点,在航天和军事领域得到了广泛应用。然而,它们也面临着燃烧控制和多次点火技术挑战。
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