膨胀循环
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的余热加热。当液态燃料通过在燃烧室壁裏的冷却通道时,相變成气态。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。 膨胀排放循环(开放循环)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,其理论最大推力为2000kN。但牺牲了发动机推力及效率。使用此种循环的有日本的LE-5A/B,据说性能较传统膨胀循环更优。此外日本的LE-9是世界上第一台膨胀排放循环高推力发动机,其推力达到1471kN。 优点相对其他设计,膨胀循环有如下优点:
利用膨胀循环发动机已经被用于:
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