正 せい 在 ざい 进行点火 てんか 测试的 てき RS-68火箭 かせん 发动机 つくえ
液体 えきたい 推进剂火箭 かせん 发动机 つくえ (英語 えいご :liquid-propellant rocket engine ,缩写为LPRE ),简称液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ [1] :2 或 ある 液 えき 态火箭 かせん 发动机 つくえ ,是 ぜ 指 ゆび 采 さい 用 よう 液 えき 态的燃料 ねんりょう 和 わ 氧化剂 作 さく 为能源 みなもと 和 かず 工 こう 质的火箭 かせん 发动机 つくえ 。液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 的 てき 基本 きほん 组成包括 ほうかつ 推力 すいりょく 室 しつ 、推进剂供应系统 和 わ 发动机 つくえ 控 ひかえ 制 せい 系 けい 统 等 ひとし 。液体 えきたい 推进剂 贮存在 そんざい 推进剂贮箱 ばこ 内 うち ,当 とう 发动机 つくえ 工作 こうさく 时推进剂在 ざい 推进剂供应系统的作用 さよう 下 か 按照要求 ようきゅう 的 てき 压力和 わ 流量 りゅうりょう 输送至 いたり 燃 もえ 烧室 ,经雾化 か 、蒸 ふけ 发、混合 こんごう 和 わ 燃 もえ 烧生成 せいせい 高温 こうおん 高 だか 压燃气,再 さい 通 つう 过喷管 加速 かそく 至 いたり 超 ちょう 声 こえ 速 そく 排出 はいしゅつ ,从而产生推力 すいりょく 。
液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 使用 しよう 的 てき 推进剂可以是一种液态化学物,即 そく 单组元 もと 推进剂,也可以是几种液 えき 态化学 がく 物的 ぶってき 组合,即 そく 双 そう 组元推进剂及三组元推进剂,它们均 ひとし 具有 ぐゆう 较高的 てき 能 のう 量 りょう 特性 とくせい 。常用 じょうよう 的 てき 单组元 もと 推进剂是肼 ,主要 しゅよう 用 よう 于小推力 すいりょく 发动机 つくえ 。双 そう 组元推进剂主要 よう 有 ゆう 液 えき 氧 /液 えき 氢 、液 えき 氧/烃类 (煤 すす 油 ゆ 、汽油 和 わ 酒精 しゅせい 等 ひとし )、硝酸 しょうさん /烃类、四 よん 氧化二 に 氮 /偏 へん 二 に 甲 かぶと 肼等 とう 组合。
历史上 じょう 第 だい 一枚液体火箭是由美国火箭学家罗伯特 とく ·戈 ほこ 达德 于1926年 ねん 发射的 てき 。德 とく 国 こく 火箭 かせん 专家冯·布 ぬの 劳恩 的 てき 研究 けんきゅう 团队在 ざい 第 だい 二 に 次 じ 世界 せかい 大 だい 战期 き 间研制 せい 的 てき V-2火箭 かせん 极大地 ち 促进了 りょう 大型 おおがた 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 的 てき 发展。二 に 战后,美国 びくに 和 わ 苏联/俄 にわか 罗斯等 とう 许多国家 こっか 研 けん 制 せい 了 りょう 大量 たいりょう 的 てき 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 。液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 作 さく 为最为成熟 せいじゅく 的 てき 火箭 かせん 推进系 けい 统之一 いち ,具有 ぐゆう 较高的 てき 性能 せいのう 和 わ 许多独特 どくとく 的 てき 优点,目前 もくぜん 被 ひ 广泛应用于运载火箭 かせん 、航 こう 天 てん 器 き 以及导弹 。液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 还被用作 ようさく 部分 ぶぶん 飞机 的 てき 推进动力。
早期 そうき 开创性 せい 成果 せいか [ 编辑 ]
康 かん 斯坦丁 ひのと ·齐奥尔科夫 おっと 斯基 、罗伯特 とく ·戈 ほこ 达德 和 わ 赫尔曼·奥 おく 伯 はく 特 とく 被 ひ 公 おおやけ 认为是 ぜ 现代火箭 かせん 学 がく 之 の 父 ちち [2] [3] [4] ,他 た 们在同 どう 一时期各自独立进行着现代火箭的早期研究工作。
1903年 ねん ,俄 にわか 罗斯教 きょう 师康斯坦丁 ひのと ·齐奥尔科夫 おっと 斯基发表了 りょう 第 だい 一部 いちぶ 提出 ていしゅつ 利用 りよう 火箭 かせん 进行航 こう 天 てん 活 かつ 动的著作 ちょさく 《利用 りよう 反作用 はんさよう 力 りょく 设施探索 たんさく 宇宙 うちゅう 空 そら 间》(俄 にわか 語 ご :Исследование мировых пространств реактивными приборами )[5] 。齐奥尔科夫 おっと 斯基提出 ていしゅつ 液体 えきたい 推进剂比 ひ 固体 こたい 推进剂能 のう 提供 ていきょう 更 さら 多能 たのう 量 りょう ,认为液 えき 氧 /液 えき 氢是 ぜ 用 よう 于航天 てん 飞行的 てき 最 さい 佳 けい 推进剂,并且给出包含 ほうがん 燃 もえ 烧室、喷管和 わ 推进剂贮箱 ばこ 等 とう 关键要素 ようそ 的 てき 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 的 てき 概念 がいねん 性 せい 草 くさ 图[6] 。此外,他 た 还推导出逃逸速度 そくど 和 わ 火箭 かせん 方 かた 程 ほど ,提出 ていしゅつ 多 た 级火箭 かせん 设想[2] 。但 ただし 齐奥尔科夫 おっと 斯基并未实际建造 けんぞう 和 わ 测试任 にん 何 なん 火箭 かせん [6] 。
1926年 ねん 美国 びくに 教授 きょうじゅ 罗伯特 とく ·戈 ほこ 达德试射首 くび 枚 まい 液体 えきたい 火箭 かせん
美国 びくに 克 かつ 拉 ひしげ 克 かつ 大学 だいがく 教授 きょうじゅ 罗伯特 とく ·戈 ほこ 达德在 ざい 1914年 ねん 就申请了关于液体 えきたい 燃料 ねんりょう 火箭 かせん 装置 そうち 的 てき 专利[3] [7] ,并且在 ざい 1919年 ねん 发表了 りょう 关于火箭 かせん 飞行的 てき 数 すう 学理 がくり 论的著作 ちょさく 《到 いた 达极高空 こうくう 的 てき 方法 ほうほう 》(英語 えいご :A Method of Reaching Extreme Altitudes )[8] 。在 ざい 1921年 ねん 至 いたり 1925年 ねん 期 き 间,戈 ほこ 达德进行了 りょう 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 地面 じめん 静 せい 态试验[9] 。1926年 ねん 3月 がつ 16日 にち ,戈 ほこ 达德在 ざい 马萨诸塞州 しゅう 的 てき 奥本 おくもと 成功 せいこう 发射了 りょう 历史上 しじょう 首 くび 枚 まい 液体 えきたい 燃料 ねんりょう 火箭 かせん [3] [a] 。这枚火箭 かせん 采 さい 用 よう 液 えき 氧/汽油 作 さく 为推进剂,仅飞行 ぎょう 了 りょう 41英 えい 尺 じゃく 高 こう 、185英 えい 尺 じゃく 远,历时2.5秒 びょう [9] 。戈 ほこ 达德在 ざい 液体 えきたい 火箭 かせん 的 てき 研究 けんきゅう 上 じょう 取得 しゅとく 过很多 た 开创性 せい 成果 せいか 。但 ただし 由 よし 于戈达德在世 ざいせい 期 き 间不愿 すなお 太 ふとし 多 た 发表和 かず 透 とおる 露 ろ 他 た 的 てき 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 的 てき 设计细节、试验数 すう 据 すえ 等 とう 有用 ゆうよう 信 しんじ 息 いき ,因 いん 此他的 てき 研究 けんきゅう 成果 せいか 并未对美国 こく 的 てき 液体 えきたい 火箭 かせん 发展产生太 ふとし 大影 おおかげ 响[9] 。
1923年 ねん ,德 とく 国 こく 科学 かがく 家 か 赫尔曼·奥 おく 伯 はく 特 とく 发表了 りょう 题为《飞向星 ぼし 际空间的火箭 かせん 》(德 とく 語 ご :Die Rakete zu den Planetenräumen )的 てき 著作 ちょさく ,并且在 ざい 1929年 ねん 修 おさむ 订了这本书,将 はた 其命名 めいめい 为《通 つう 向 こう 航 こう 天 てん 之 の 路 みち 》(德 とく 語 ご :Wege zur Raumschiffahrt )[10] :271 。该书由 よし 于其重要 じゅうよう 的 てき 科学 かがく 价值而得到 いた 国 くに 际上的 てき 认可。20世 せい 纪30年代 ねんだい ,奥 おく 伯 はく 特 とく 建造 けんぞう 并试验了他 た 的 てき 概念 がいねん 性 せい 的 てき 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 。他 た 的 てき 第 だい 一 いち 枚 まい 火箭 かせん 于1931年 ねん 5月 がつ 7日 にち 在 ざい 德 とく 国 こく 柏 かしわ 林 りん 附近 ふきん 发射[4] 。
德 とく 国 こく (二 に 战时期 き )[ 编辑 ]
1927年 ねん ,德 とく 国 こく 的 てき 一群业余火箭研究者成立了太 ふと 空 むなし 旅行 りょこう 学会 がっかい [10] :283 ,奥 おく 伯 はく 特 とく 也是其成员之一 いち 。
在 ざい 美国 びくに 国家 こっか 航空 こうくう 航 こう 天 てん 博物 はくぶつ 馆展 てん 出 で 的 てき V-2火箭 かせん 发动机 つくえ
20世 せい 纪30年代 ねんだい 初 はつ ,德 とく 国 こく 陆军装 そう 备部 开始筹建官 かん 方 かた 的 てき 火箭 かせん 研究 けんきゅう 组织。德 とく 国 こく 陆军军官瓦 かわら 尔特·多 た 恩 おん 伯 はく 格 かく 组建了 りょう 由 よし 德 とく 国 こく 火箭 かせん 专家韦恩赫尔·冯·布 ぬの 劳恩 领导的 てき 火箭 かせん 研究 けんきゅう 小 しょう 组[11] 。冯·布 ぬの 劳恩的 てき 研究 けんきゅう 团队起 おこり 初 はつ 在 ざい 柏 かしわ 林 りん 南郊 なんこう 的 てき 库默斯多夫 おっと 进行远程火箭 かせん 的 てき 研究 けんきゅう ,后 きさき 来 らい 又 また 搬至德 しとく 军在佩内明德 めいとく 新建 しんたけ 的 てき 火箭 かせん 研究 けんきゅう 基地 きち 继续工作 こうさく 。他 た 们相继设计和测试了 りょう A-1、A-2、A-3和 わ A-5等 とう 实验火箭 かせん 以及实用化 か 的 てき 大型 おおがた 火箭 かせん A-4[11] 。其发动机主要 しゅよう 由 よし 德 とく 国 こく 火箭 かせん 专家瓦 かわら 尔特·蒂尔 负责研 けん 制 せい [10] :750 。A-4火箭 かせん 于1942年 ねん 10月 がつ 3日 にち 在 ざい 佩内明德 めいとく 成功 せいこう 试射,并在1944更 さら 名 めい 为V-2火箭 かせん [11] ,是 ぜ 第 だい 二次世界大战中著名的弹道导弹 。V-2火箭 かせん 的 てき 发动机 つくえ 使用 しよう 液 えき 氧/酒精 しゅせい 作 さく 为推进剂,推力 すいりょく 可 か 达56,000磅力 ,采 さい 用 よう 薄膜 うすまく 冷却 れいきゃく 和 わ 再生 さいせい 冷却 れいきゃく 的 てき 方法 ほうほう 对推力 りょく 室 しつ 进行冷却 れいきゃく ,采 さい 用 よう 由 ゆかり 高 こう 锰酸钠 催化过氧化 か 氢 分解 ぶんかい 生成 せいせい 的 てき 高温 こうおん 气流来 らい 驱动涡轮泵进行 ぎょう 泵压式 しき 增 ぞう 压输送推进剂[12] [13] 。1945年 ねん ,二 に 战结束 たばね ,冯·布 ぬの 劳恩和 わ 他 た 的 てき 火箭 かせん 团队向 むかい 美 よし 军投降 とうこう ,相 そう 关技术报告 つげ 和 わ 图纸以及V-2火箭 かせん 一起运送到美国[10] :752-753 ,而苏联也得 え 到 いた 了 りょう V-2火箭 かせん 的 てき 部 ぶ 件 けん 和 わ 设备[11] 。V-2火箭 かせん 具有 ぐゆう 极大的 てき 历史意 い 义,它对美国 びくに 和 わ 苏联的 てき 大型 おおがた 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 的 てき 发展起 おこり 到 いた 巨大 きょだい 的 てき 推动作用 さよう 。
20世 せい 纪30年代 ねんだい 后 きさき 期 き ,德 とく 国 こく 也对用 よう 于火箭 かせん 动力飞机的 てき 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 进行研究 けんきゅう 。德 とく 国 こく 工程 こうてい 师赫尔穆 きよし 特 とく ·瓦 かわら 尔特 的 てき 公司 こうし 研 けん 制 せい 了 りょう 这些液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ [10] :754-762 。1939年 ねん 6月 がつ 20日 はつか ,世界 せかい 上 じょう 第 だい 一架单独使用液体火箭发动机作为推进动力的飞机——He 176飞机 [b] 试飞成功 せいこう ,采 さい 用 よう 的 てき 是 ぜ 瓦 かわら 尔特设计的 てき HWK R1发动机 つくえ [14] 。Me 163战斗机 つくえ 是 ぜ 德 とく 国 こく 在 ざい 二战中唯一服役的火箭动力战斗机 つくえ ,采 さい 用 よう 的 てき 是 ぜ HWK 109-509发动机 つくえ ,使用 しよう C-Stoff[c] 和 わ T-Stoff[d] 分 ぶん 别作为燃料 ねんりょう 和 わ 氧化剂[10] :757 。
美国 びくに [ 编辑 ]
1930年 ねん ,一群 いちぐん 以科 か 幻 まぼろし 小 しょう 说作家 さっか 为主的 てき 爱好者 しゃ 成立 せいりつ 了 りょう 美国 びくに 火箭 かせん 学会 がっかい (缩写为ARS)[15] [e] ,随 ずい 后 きさき 开展火箭 かせん 的 てき 设计和 わ 实验工作 こうさく 。
1936年 ねん ,美国 びくに 加州 かしゅう 理工 りこう 学院 がくいん 空 そら 气动力学 りきがく 家 か 西奥 にしおく 多 た ·冯·卡门 领导的 てき 古 こ 根 ね 海 うみ 姆航空 こうくう 实验室 しつ (缩写为GALCIT)开始液体 えきたい 火箭 かせん 相 しょう 关研究 けんきゅう 工作 こうさく ,包括 ほうかつ 不同 ふどう 推进剂的性能 せいのう 研究 けんきゅう 以及推力 すいりょく 室 しつ 的 てき 设计和 わ 测试[9] 。
自 じ 20世 せい 纪40年代 ねんだい 起 おこり ,多 た 家 か 美国 びくに 公司 こうし 陆续参与 さんよ 了 りょう 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 的 てき 研 とぎ 制 せい 。反 はん 应发动机公司 こうし (缩写为RMI)是 ぜ 美国 びくに 第 だい 一家液体火箭发动机公司,是 ぜ 由美 ゆみ 国 こく 火箭 かせん 学会 がっかい 的 てき 四 よん 位 い 成 なり 员于1941年 ねん 成立 せいりつ 的 てき [15] 。其设计的最 さい 有名 ゆうめい 的 てき 发动机 つくえ 是 ぜ 为贝尔X-1飞机 设计的 てき RMI 6000C-4火箭 かせん 发动机 つくえ ,拥有四 よん 个推力 りょく 室 しつ ,总推力 りょく 达6000磅力,采 さい 用 よう 液 えき 氧/酒精 しゅせい 作 さく 为推进剂,还被用 よう 于道 みち 格 かく 拉 ひしげ 斯D-558-2天空 てんくう 火箭 かせん 、北美 きたみ X-15[9] 。
喷气飞机公司 こうし ,由 ゆかり 冯·卡门等 とう 人 じん 于1942年 ねん 成立 せいりつ ,是 ぜ 美国 びくに 第 だい 二家研制火箭发动机的公司[9] 。喷气飞机公司 こうし 为A-20轰炸机 つくえ 、B-29轰炸机 つくえ 、B-45轰炸机 つくえ 、B-47轰炸机 つくえ 等 とう 许多军用飞机研 けん 制 せい 了 りょう 一 いち 系列 けいれつ 喷气助 じょ 推起飞 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ [9] ,还为波 なみ 马克导弹 IM-99A设计过液体 えきたい 火箭 かせん 助 じょ 推器[16] 。喷气飞机公司 こうし 设计的 てき 最 さい 成功 せいこう 的 てき 大型 おおがた 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 是 ぜ 分 ぶん 别用于大力 だいりき 神 しん 系列 けいれつ 运载火箭 かせん 的 てき 第 だい 一 いち 级和第 だい 二 に 级的LR-87 和 わ LR-91火箭 かせん 发动机 つくえ 。LR-87发动机 つくえ 为双推力 すいりょく 室 しつ ,LR-91发动机 つくえ 为单推力 すいりょく 室 しつ ,它们最初 さいしょ 使用 しよう 液 えき 氧/煤 すす 油 ゆ (RP-1)作 さく 为推进剂,后 きさき 来 らい 改 あらため 用 よう 四 よん 氧化二 に 氮 /混 こん 肼50[9] 。
冯·布 ぬの 劳恩在 ざい 美国 びくに 太 たい 空 そら 和 わ 火箭 かせん 中心 ちゅうしん 与 あずか 土星 どせい 5号 ごう 动态测试火箭 かせん 第 だい 一 いち 级所用 よう 的 てき F-1火箭 かせん 发动机 つくえ 合 あい 影 かげ
洛 らく 克 かつ 达因[f] 是 ぜ 美国 びくに 重要 じゅうよう 的 てき 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 制 せい 造 づくり 商 しょう 。其基于德国 こく V-2火箭 かせん 的 てき 发动机 つくえ 技 わざ 术,为美国 こく 第 だい 一种弹道导弹——红石导弹 研 とぎ 制 せい 了 りょう A-6和 わ A-7火箭 かせん 发动机 つくえ [g] ,海 うみ 平面 へいめん 推力 すいりょく 可 か 达78,000磅力[9] 。红石导弹的 てき 发动机 つくえ 在 ざい 1958年 ねん 被 ひ 用 よう 于发射 い 美国 びくに 第 だい 一 いち 颗人造 じんぞう 卫星探 さがせ 险者一 いち 号 ごう 的 てき 朱 しゅ 诺1号 ごう 运载火箭 かせん ,在 ざい 1961年 ねん 被 ひ 用 よう 于执行 ゆき 美国 びくに 首 くび 次 じ 载人亚轨道 どう 太 ふとし 空 そら 飞行 任 にん 务的水星 すいせい -红石运载火箭 かせん [9] [17] 。其在20世 せい 纪50年代 ねんだい 分 ぶん 别为美国 びくに 第 だい 一 いち 种洲 しま 际弹道 どう 导弹 ——宇宙 うちゅう 神 しん 导弹 以及朱 しゅ 庇 ひさし 特 とく 弹道导弹和 わ 雷神 らいじん 弹道导弹等 とう 设计了 りょう 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ [9] 。洛 らく 克 かつ 达因的 てき 历史性 せい 成就 じょうじゅ 之 の 一就是研发了用于发射阿波 あわ 罗飞船 せん 以实现人类首次 じ 登 とう 月 がつ 的 てき 土星 どせい 5号 ごう 运载火箭 かせん 的 てき F-1 和 わ J-2火箭 かせん 发动机 つくえ 。F-1发动机 つくえ 是 ぜ 世界 せかい 上 じょう 推力 すいりょく 最大 さいだい 的 てき 单推力 りょく 室 しつ 发动机 つくえ ,海 うみ 平面 へいめん 推力 すいりょく 达1,522,000磅力,采 さい 用 よう 液 えき 氧/煤 すす 油 あぶら 作 さく 为推进剂,被 ひ 用 よう 于土星 ぼし 5号 ごう 的 てき 第 だい 一 いち 级;J-2发动机 つくえ 是 ぜ 世界 せかい 上 じょう 第 だい 一个大推力氢氧火箭发动机,被 ひ 用 よう 于第二 に 级[9] 。洛 らく 克 かつ 达因的 てき 历史性 せい 成就 じょうじゅ 还包括 ほうかつ 为美国 こく 航 こう 天 てん 飞机 设计的 てき 航 こう 天 てん 飞机主 ぬし 发动机 つくえ (缩写为SSME),亦 また 即 そく RS-25火箭 かせん 发动机 つくえ [18] 。它使用 しよう 液 えき 氧/液 えき 氢作为推进剂,是 ぜ 美国 びくに 第 だい 一 いち 个采用 よう 分 ぶん 级燃烧循环的 てき 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ [9] 。RS-68火箭 かせん 发动机 つくえ 是 ぜ 洛 らく 克 かつ 达因于20世 せい 纪90年代 ねんだい 末 まつ 在 ざい 航 こう 天 てん 飞机主 ぬし 发动机 つくえ 的 てき 基 もと 础上研 けん 发的低 てい 成本 なりもと 大 だい 推力 すいりょく 液体 えきたい 发动机 つくえ ,通 つう 过采用 よう 中等 ちゅうとう 燃 もえ 烧室压力、简化发动机 つくえ 设计以达到 いた 降 ぶ 低 てい 成本 なりもと 的 てき 目的 もくてき ,被 ひ 用 よう 于德 とく 尔塔4号 ごう 运载火箭 かせん 的 てき 公共 こうきょう 助 じょ 推核心 こころ [19] 。
普 ひろし 惠 めぐみ 公司 こうし 在 ざい 1957年 ねん 决定进入液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 领域。其最成功 せいこう 的 てき 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 就是RL10火箭 かせん 发动机 つくえ ,于1963年 ねん 首 くび 次 じ 成功 せいこう 飞行,是 ぜ 世界 せかい 上 じょう 第 だい 一个使用液氧/液 えき 氢作为推进剂以及第 きゅうだい 一 いち 个采用 よう 膨胀循环 的 てき 火箭 かせん 发动机 つくえ [9] 。RL10系列 けいれつ 发动机 つくえ 主要 しゅよう 被 ひ 用 よう 于半 はん 人 にん 马座火箭 かせん 、土星 どせい 1号 ごう 运载火箭 かせん 的 てき S-IV级以及德 とく 尔塔3号 ごう 和 わ 4号 ごう 运载火箭 かせん 的 てき 第 だい 二 に 级等上面 うわつら 级[19] [20] 。
现隶属 ぞく 于诺斯洛 らく 普 ふ ·格 かく 鲁门 公司 こうし 空 そら 间技术部的 てき 推进产品中心 ちゅうしん (Propulsion Products Center),原 はら 为TRW公司 こうし 的 まと 部 ぶ 门,是 ぜ 美国 びくに 最早 もはや 研 けん 发以肼 为推进剂的 てき 单组元 もと 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 的 てき 机 つくえ 构。其为航 こう 天 てん 器 き 研 とぎ 制 せい 了 りょう 许多单组元和 げんな 双 そう 组元液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ ,包括 ほうかつ 卫星姿 すがた 态控制 せい 发动机 つくえ 、液体 えきたい 远地点 てん 发动机 つくえ 以及阿波 あわ 罗登月 がつ 舱的 てき 下降 かこう 级推进系统 。[9]
成立 せいりつ 于2002年 ねん 的 てき 太 ふと 空 むなし 探索 たんさく 科技 かぎ 公司 こうし (SpaceX)为自家 か 致力于可回收 かいしゅう 使用 しよう 的 てき 猎鹰系列 けいれつ 运载火箭 かせん 研 とぎ 制 せい 了 りょう 默 だま 林 はやし 火箭 かせん 发动机 つくえ 和 わ 红隼火箭 かせん 发动机 つくえ [21] [22] ;为龙飞船 せん 研 とぎ 制 せい 了 りょう 天 てん 龙座火箭 かせん 发动机 つくえ 和 わ 超 ちょう 级天龙座火箭 かせん 发动机 つくえ [23] 。SpaceX正 せい 在 ざい 研 とぎ 发大推力 すいりょく 的 てき 猛禽 もうきん 火箭 かせん 发动机 つくえ ,使用 しよう 液 えき 氧/液 えき 态甲 きのえ 烷作 さく 为推进剂,采 さい 用 よう 全 ぜん 流量 りゅうりょう 分 ぶん 级燃烧循环[24] 。
苏联和 わ 俄 にわか 罗斯 [ 编辑 ]
1924年 ねん ,世界 せかい 上 じょう 第 だい 一个民间业余火箭学会——星 ほし 际旅行 りょこう 研究 けんきゅう 学会 がっかい 在 ざい 苏联成立 せいりつ [6] 。它吸引 きゅういん 了 りょう 包括 ほうかつ 齐奥尔科夫 おっと 斯基在 ざい 内的 ないてき 众多成 なり 员。
苏联政府 せいふ 自 じ 20世 せい 纪20年代 ねんだい 起 おこり 开始建立 こんりゅう 液体 えきたい 火箭 かせん 研究 けんきゅう 部 ぶ 门。第 だい 一个机构是于1921年 ねん 成立 せいりつ 的 てき 喷射推进实验室 しつ ,并在1928年 ねん 更 さら 名 めい 为气体动力学 がく 实验室 しつ (缩写为GDL)[6] 。苏联火箭 かせん 专家瓦 かわら 连京·格 かく 鲁什科 か 在 ざい 1929年 ねん 进入气体动力学 がく 实验室 しつ ,负责液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 研究 けんきゅう [25] 。格 かく 鲁什科 か 团队研 けん 制 せい 了 りょう 包括 ほうかつ 苏联第 だい 一个液体火箭发动机ORM-1在 ざい 内的 ないてき 一 いち 系列 けいれつ ORM发动机 つくえ ,试验研究 けんきゅう 了 りょう 许多不同 ふどう 的 てき 推进剂,提出 ていしゅつ 并实现了推进剂自燃 もえ 点火 てんか ,还对特 とく 型 がた 喷管进行了 りょう 研究 けんきゅう [6] 。ORM-65发动机 つくえ 是 ぜ 其研制 せい 的 てき 最 さい 成功 せいこう 的 てき 发动机 つくえ 之 の 一 いち ,被 ひ 用 よう 于RP-318火箭 かせん 动力滑翔 かっしょう 机 つくえ 和 わ 212巡航 じゅんこう 导弹 [26] [h] 。
另一个火箭研究部门是成立于1931年 ねん 的 てき 喷气推进研究 けんきゅう 组 (缩写为GIRD),由 ゆかり 苏联火箭 かせん 专家谢尔盖·科 か 罗廖夫 おっと 担任 たんにん 其领导[6] 。喷气推进研究 けんきゅう 组分为四个研究 けんきゅう 团队,苏联航 こう 天 てん 学 がく 家 か 弗 どる 里 さと 德 とく 里 さと 希 まれ ·灿德尔 负责其中的 てき 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 研究 けんきゅう [27] :268 。灿德尔设计并试验了 りょう OR-1、OR-2等 とう 发动机 つくえ [6] ,还参与 さんよ 了 りょう GIRD-X火箭 かせん 的 てき 设计[27] :269 。1933年 ねん 8月 がつ 17日 にち ,喷气推进研究 けんきゅう 组成功 せいこう 发射了 りょう 苏联第 だい 一 いち 枚 まい 混合 こんごう 燃料 ねんりょう 火箭 かせん GIRD-09 ,其采用 よう 液 えき 氧/凝固 ぎょうこ 汽油作 さく 为推进剂,由 ゆかり 苏联火箭 かせん 学 がく 家 か 米 べい 哈伊尔·吉 よし 洪 ひろし 拉 ひしげ 沃夫所 ところ 设计[10] :546 。同年 どうねん 11月 がつ ,苏联第 だい 一 いち 枚 まい 真正 しんせい 的 てき 液体 えきたい 火箭 かせん GIRD-X进行了 りょう 试验飞行,采 さい 用 よう 液 えき 氧/酒精 しゅせい 作 さく 为推进剂[27] :269 。1933年 ねん 9月 がつ ,气体动力学 がく 实验室 しつ 与 あずか 喷气推进研究 けんきゅう 组合并为喷气科学 かがく 研究所 けんきゅうじょ (缩写为RNII)[27] :271 。两个部 ぶ 门继续进行 ぎょう 着 ぎ 液体 えきたい 火箭 かせん 的 てき 研 とぎ 制 せい 。
联盟号 ごう 运载火箭 かせん 的 てき 助 じょ 推级采 さい 用 よう 四 よん 个RD-107发动机 つくえ ,第 だい 一 いち 级(芯 しん 级)采 さい 用 よう RD-108发动机 つくえ ,其均拥有四 よん 个固定 こてい 的 てき 推力 すいりょく 室 しつ ,同 どう 时RD-107另有两个游 ゆう 动推力 りょく 室 しつ ,RD-108则有四个游动推力室
为提高 だか 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 的 てき 研 とぎ 发能力 りょく ,苏联政府 せいふ 又新 またしん 成立 せいりつ 了 りょう 一批液体火箭发动机设计局 きょく 。OKB-456,亦 また 即 そく 现在的 てき 动力机 つくえ 械科研 けん 生 せい 产联合体 がったい ,是 ぜ 苏联在 ざい 二战后为复原德国V-2火箭 かせん 技 わざ 术而成立 せいりつ 的 てき 一 いち 个设计局,由 よし 格 かく 鲁什科 か 领导,负责发动机 つくえ 研究 けんきゅう [11] 。其基于V-2火箭 かせん 的 てき 发动机 つくえ 技 わざ 术,为苏联版的 てき V-2火箭 かせん ——R-1导弹 研 けん 发了RD-100火箭 かせん 发动机 つくえ [26] 。该设计局为世界 かい 上 じょう 第 だい 一枚洲际弹道导弹R-7 设计了 りょう RD-107 和 わ RD-108火箭 かせん 发动机 つくえ [6] 。RD-107和 わ RD-108发动机 つくえ 在 ざい 1957年 ねん 被 ひ 用 よう 于发射 しゃ 世界 せかい 上 じょう 第 だい 一颗人造卫星卫星一 いち 号 ごう 的 てき 卫星号 ごう 运载火箭 かせん ,在 ざい 1961年 ねん 被 ひ 用 よう 于执行 ぎょう 历史上 しじょう 首 くび 次 じ 载人航 こう 天 てん 任 にん 务的东方号 ごう 运载火箭 かせん ,此外还被用 よう 于上 うえ 升 ます 号 ごう 运载火箭 かせん 、闪电号 ごう 、联盟号 ごう 等 とう 系列 けいれつ 运载火箭 かせん [6] [28] 。动力机 つくえ 械科研 けん 生 せい 产联合体 がったい 在 ざい 20世 せい 纪60年代 ねんだい 设计的 てき RD-253火箭 かせん 发动机 つくえ 以四氧化二 に 氮/偏 へん 二 に 甲 かぶと 肼 为推进剂,采 さい 用 よう 分 ぶん 级燃烧循环,是 ぜ 推力 すいりょく 最大 さいだい 的 てき 采 さい 用 よう 可 か 贮存推进剂的单室液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ ,被 ひ 用 よう 于质子号 ごう 运载火箭 かせん 的 てき 第 だい 一 いち 级[6] [29] 。20世 せい 纪70-80年代 ねんだい ,动力机 つくえ 械科研 けん 生 せい 产联合体 がったい 研 けん 发了用 よう 于天 てん 顶号运载火箭 かせん 的 てき RD-120 和 わ RD-170 /RD-171火箭 かせん 发动机 つくえ 。RD-170/RD-171发动机 つくえ 具有 ぐゆう 重要 じゅうよう 历史意 い 义,是 ぜ 世界 せかい 上 じょう 推力 すいりょく 最大 さいだい 的 てき 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ ,真空 しんくう 推力 すいりょく 可 か 达1,770,000磅力,共有 きょうゆう 四 よん 个推力 りょく 室 しつ ,使用 しよう 液 えき 氧/煤 すす 油 ゆ ,被 ひ 用 よう 于能 のう 源 げん 号 ごう 运载火箭 かせん 的 てき 助 じょ 推级和 かず 天 たかし 顶号运载火箭 かせん 的 てき 第 だい 一 いち 级[6] 。20世 せい 纪90年代 ねんだい ,动力机 つくえ 械科研 けん 生 せい 产联合体 がったい 在 ざい RD-170发动机 つくえ 的 てき 基 もと 础上研 けん 发了用 よう 于美国 こく 宇宙 うちゅう 神 しん 3号 ごう 和 わ 5号 ごう 的 てき RD-180火箭 かせん 发动机 つくえ 和 わ 用 よう 于安 あん 加 か 拉 ひしげ 系列 けいれつ 运载火箭 かせん 的 てき RD-191火箭 かせん 发动机 つくえ [26] 。此外,动力机 つくえ 械科研 けん 生 せい 产联合体 がったい 还在20世 せい 纪80年代 ねんだい 末 まつ 开始研 けん 发三组元双模式的RD-701 和 わ RD-704火箭 かせん 发动机 つくえ ,即 そく 发动机 つくえ 先 さき 以液氧/煤 すす 油 ゆ /液 えき 氢为推进剂产生 せい 较大推力 すいりょく 在 ざい 低空 ていくう 飞行,在 ざい 高空 こうくう 时则使用 しよう 液 えき 氧/液 えき 氢作为推进剂[6] 。
化工 かこう 自 じ 动化设计局 きょく 在 ざい 20世 せい 纪50年代 ねんだい 开始从事液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 研究 けんきゅう ,主要 しゅよう 研 けん 制 せい 用 よう 于火箭 かせん 上面 うわつら 级的发动机 つくえ 。该设计局研 けん 发了用 よう 于东方 かた 号 ごう 运载火箭 かせん 第 だい 二 に 级的RD-0109火箭 かせん 发动机 つくえ ,用 よう 于闪电号和 わ 联盟号 ごう 系列 けいれつ 运载火箭 かせん 第 だい 二 に 级的RD-0110火箭 かせん 发动机 つくえ ,用 よう 于质子 こ 号 ごう 运载火箭 かせん 第 だい 二 に 级的RD-0210 和 わ RD-0211火箭 かせん 发动机 つくえ 以及用 よう 于质子 こ 号 ごう 第 だい 三 さん 级的RD-0212火箭 かせん 发动机 つくえ [6] 。其也为苏联的地 ち 对空导弹 设计过RD-0200火箭 かせん 发动机 つくえ [30] 。化工 かこう 自 じ 动化设计局在 きょくざい 20世 せい 纪70-80年代 ねんだい 研 けん 发的RD-0120火箭 かせん 发动机 つくえ 是 ぜ 苏联主要 しゅよう 的 てき 氢氧火箭 かせん 发动机 つくえ ,采 さい 用 よう 富 とみ 氧分级燃烧循环,被 ひ 用 よう 于能源 げん 号 ごう 运载火箭 かせん 的 てき 芯 しん 级[6] 。另外,其还为R-29RM “轻舟”潜 せん 射 しゃ 弹道导弹 的 てき 第 だい 一 いち 级设计了RD-0243火箭 かせん 发动机 つくえ [6] 。20世 せい 纪90年代 ねんだい ,化工 かこう 自 じ 动化设计局在 きょくざい RD-0120发动机 つくえ 的 てき 基 もと 础上研 けん 发了三组元双模式的RD-0750火箭 かせん 发动机 つくえ [30] ,还试验了采 さい 用 よう 膨胀循环和 わ 膨胀-偏 へん 转喷管 かん 的 てき 氢氧火箭 かせん 发动机 つくえ RD-0126[6] 。
化工 かこう 机 つくえ 械设计局自 じ 20世 せい 纪60年代 ねんだい 末 まつ 起 おこり 研 けん 制 せい 了 りょう 一系列用于航天器飞行控制的小推力脉冲火箭发动机。其也研 けん 制 せい 了 りょう 许多用 よう 于航天 てん 器 き 机 つくえ 动的液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ ,如轨道 どう 机 つくえ 动发动机、制 せい 动发动机、着 き 陆器上 うえ 升 ます 级和下降 かこう 级发动机。化工 かこう 机 つくえ 械设计局还研发了用 よう 于潜 せん 射 しゃ 弹道导弹的 てき 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ ,并且在 ざい 20世 せい 纪50年代 ねんだい 为战术弹道导弹 设计过液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 。[6]
此外,库兹涅佐夫 おっと 设计局 きょく 在 ざい 20世 せい 纪60-70年代 ねんだい 为用于苏联登月 がつ 计划的 てき N1运载火箭 かせん 设计了 りょう NK-33 和 わ NK-43火箭 かせん 发动机 つくえ ,以液氧/煤 すす 油 ゆ 为推进剂,采 さい 用 よう 分 ぶん 级燃烧循环[6] 。
其他國家 こっか [ 编辑 ]
包括 ほうかつ 中国 ちゅうごく 、欧 おう 洲 しゅう 多国 たこく (如法 ほう 国 こく 、德 とく 国 こく 、英国 えいこく 、意 い 大利 おおとし 、挪威 、比 ひ 利 り 时 、荷 に 兰等 ひとし )、日本 にっぽん 和 わ 印度 いんど 等 とう 国家 こっか 也都成立 せいりつ 了 りょう 各自 かくじ 的 てき 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 研究 けんきゅう 机 つくえ 构和公司 こうし ,研 とぎ 制 せい 和 わ 发射了 りょう 许多液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 。中国 ちゅうごく 于20世 せい 纪60年代 ねんだい 开始研 けん 制 せい 大 だい 推力 すいりょく 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ ,设计了 りょう YF系列 けいれつ 火箭 かせん 发动机 つくえ ,用 よう 于发射 しゃ 长征系列 けいれつ 运载火箭 かせん 。法 ほう 国 こく 的 てき 斯奈克 かつ 玛 公司 こうし 在 ざい 20世 せい 纪80年代 ねんだい 末 まつ 开始为阿 おもね 丽亚娜5型 がた 运载火箭 かせん 研 けん 发火 ひ 神 しん 发动机 つくえ 并成功 せいこう 发射。日本 にっぽん 在 ざい 20世 せい 纪60-70年代 ねんだい 从美国 こく 引进火箭 かせん 技 わざ 术,并从80年代 ねんだい 起 おこり 先 さき 后 きさき 自主 じしゅ 研 けん 发了LE-5火箭 かせん 发动机 つくえ 和 わ LE-7火箭 かせん 发动机 つくえ 并发射 しゃ 了 りょう H-I 和 わ H-II运载火箭 かせん 。印度 いんど 在 ざい 低温 ていおん 火箭 かせん 发动机 つくえ 也取得 しゅとく 突破 とっぱ ,成功 せいこう 研 けん 制 せい 了 りょう 大 だい 推力 すいりょく 氢氧发动机 つくえ ——CE-20火箭 かせん 发动机 つくえ 。[10]
分 ぶん 类[ 编辑 ]
液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 有 ゆう 多 た 种分类方法 ほう 。按发动机用途 ようと ,可 か 将 しょう 其分为用于发射 しゃ 有效 ゆうこう 载荷的 てき 主 しゅ 推进和 わ 用 よう 于轨道 修正 しゅうせい 和 わ 姿 すがた 态控制 せい 的 てき 辅助推进;按推力 りょく 大小 だいしょう ,可分 かぶん 为大推力 すいりょく 、中等 ちゅうとう 推力 すいりょく 和 わ 小 しょう 推力 すいりょく 发动机 つくえ ;按推进剂组元数量 すうりょう ,可分 かぶん 为单组元、双 そう 组元和 わ 三组元液体火箭发动机;按推进剂供 きょう 应系统类型 がた ,可分 かぶん 为挤压式和 わ 泵压式 しき 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ ;按工况特点 てん ,可分 かぶん 为连续工作 こうさく 式 しき 和 わ 脉冲工作 こうさく 式 しき 发动机 つくえ ,或 ある 者 もの 一次启动和多次启动发动机,或 ある 者 もの 固定 こてい 推力 すいりょく 、小 しょう 范围推力 すいりょく 调节、中等 ちゅうとう 范围推力 すいりょく 调节和大 かずひろ 范围推力 すいりょく 调节发动机 つくえ 。[31] :5-8 [32] :198
工作 こうさく 原理 げんり [ 编辑 ]
火箭 かせん 发动机 つくえ 推力 すいりょく 产生原理 げんり 示 しめせ 意 い 图。推力 すいりょく 是 ぜ 作用 さよう 在 ざい 燃 もえ 烧室和 わ 喷管上 じょう 的 てき 力 りょく 的 てき 合力 ごうりょく ,是 ぜ 燃 もえ 烧产物 ぶつ 高速 こうそく 喷射出所 しゅっしょ 引起的 てき 反作用 はんさよう 力 りょく
液体 えきたい 推进剂在压力的 てき 作用 さよう 下 か 从贮箱 ばこ 经推进剂输送管 かん 道 どう 进入燃 もえ 烧室;推进剂在燃 もえ 烧室 发生雾化、蒸 ふけ 发、混合 こんごう 和 わ 燃 もえ 烧,生成 せいせい 高温 こうおん 高 だか 压燃气,将 はた 推进剂的化学 かがく 能 のう 转化为燃烧产物的 ぶってき 热能 ;燃 もえ 气流入 りゅうにゅう 先 さき 收 おさむ 缩再扩张的 てき 喷管 ,膨胀并加速 そく 至 いたり 超 ちょう 声 こえ 速 そく ,将 はた 热能转化为动能 ;燃 もえ 气从喷管喷出,产生作用 さよう 在 ざい 发动机上 きじょう 的 てき 推力 すいりょく ,将 はた 燃 もえ 烧产物的 ぶってき 动能转变为火箭 かせん 飞行器 き 的 てき 动能[1] :14 。
火箭 かせん 发动机 つくえ 的 てき 推力 すいりょく 产生可 か 以由牛 うし 顿第三 さん 运动定律 ていりつ 来 らい 描述,它主要 よう 是 ぜ 高 だか 压燃烧产物 ぶつ 高速 こうそく 喷射出所 しゅっしょ 引起的 てき 反作用 はんさよう 力 りょく 。火箭 かせん 发动机 つくえ 的 てき 推力 すいりょく 等 とう 于喷气反作用 はんさよう 力 りょく 与 あずか 大 だい 气压强的 ごうてき 合力 ごうりょく 之 の 代数 だいすう 和 わ ,可 か 近似 きんじ 地 ち 表示 ひょうじ 为:[1] :31
F
=
m
˙
v
e
+
A
e
(
p
e
−
p
a
)
{\displaystyle F={\dot {m}}v_{e}+A_{e}(p_{e}-p_{a})}
其中,
m
˙
{\displaystyle {\dot {m}}}
是 ぜ 喷管的 てき 质量流量 りゅうりょう ,
v
e
{\displaystyle v_{e}}
是 ぜ 喷管排 はい 气速度 そくど ,
A
e
{\displaystyle A_{e}}
是 ぜ 喷管出口 でぐち 横 よこ 截面积,
p
e
{\displaystyle p_{e}}
是 ぜ 喷管出口 でぐち 气体压强,
p
a
{\displaystyle p_{a}}
是 ぜ 外界 がいかい 大 だい 气压强 きょう 。
基本 きほん 组成[ 编辑 ]
液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 主要 しゅよう 由 よし 推力 すいりょく 室 しつ 、推进剂供应系统和发动机 つくえ 控 ひかえ 制 せい 系 けい 统等组成。
推力 すいりょく 室 しつ [ 编辑 ]
推力 すいりょく 室 しつ 是 ぜ 将 はた 推进剂的化学 かがく 能 のう 转化为喷气动能 のう 的 てき 组件。它主要 よう 由 よし 喷注器 き 、燃 もえ 烧室和 わ 喷管组成,采 さい 用 よう 非 ひ 自 じ 燃 もえ 推进剂的推力 すいりょく 室 しつ 还有点火 てんか 装置 そうち [1] :180 。液体 えきたい 推进剂由喷注器 き 喷入燃 もえ 烧室,经雾化 か 、蒸 ふけ 发、混合 こんごう 和 わ 燃 もえ 烧生成 せいせい 高温 こうおん 高 だか 压气态产物 ぶつ ,再 さい 通 つう 过喷管 かん 膨胀加速 かそく 。
喷注器 き [ 编辑 ]
喷注器 き 将 はた 液体 えきたい 推进剂组元 もと 以一定的流量引入燃烧室,使 つかい 其雾化 か 并按一定 いってい 比例 ひれい 相互 そうご 混合 こんごう 。喷嘴是 ぜ 构成喷注器 き 的 てき 最 さい 基本 きほん 元 もと 件 けん 。喷嘴组成喷注单元,按照一定顺序排列在喷注面上。喷嘴及喷注 ちゅう 单元的 てき 主要 しゅよう 结构形式 けいしき 有 ゆう :
直流 ちょくりゅう 式 しき
直流 ちょくりゅう 式 しき 喷嘴结构简单,它是直接 ちょくせつ 在 ざい 喷注器 き 面 めん 板 ばん 上 じょう 或 ある 者 もの 在 ざい 镶嵌于喷注 ちゅう 器 うつわ 的 てき 零 れい 件 けん 上 じょう 开的圆柱形 がた 直流 ちょくりゅう 孔 あな [1] :195 。直流 ちょくりゅう 式 しき 喷嘴组成的 てき 喷注单元主要 しゅよう 有 ゆう 互击式 しき 、自 じ 击式、莲蓬头式以及溅板式 しき 。二股 ふたまた 互击式 しき 喷注单元由 よし 一个燃料射流和一个氧化剂射流互击组成,雾化和 わ 混合 こんごう 效果 こうか 较好;三股 みつまた 互击式 しき 喷注单元由 よし 一 いち 种推进剂组元的 てき 轴向中心 ちゅうしん 射 しゃ 流 りゅう 和 わ 另一种推进剂组元的二股对称撞击的外侧射流互击组成,形成 けいせい 对称的 てき 雾化模 も 式 しき ,具有 ぐゆう 良好 りょうこう 的 てき 混合 こんごう 效果 こうか ;二股 ふたまた 自 じ 击式喷注单元由 よし 一对燃料射流和一对氧化剂射流分别自击组成,混合 こんごう 效果 こうか 不 ふ 如二股互击式但能较好兼顾性能高和稳定性好两方面的要求,被 ひ 广泛用 よう 于大推力 すいりょく 发动机 つくえ ;莲蓬头式喷注单元将 はた 射 い 流 りゅう 垂直 すいちょく 于喷注 ちゅう 面 めん 喷射出 しゃしゅつ ,互不撞击,依 よ 靠 もたれ 湍流 和 わ 扩散 来 らい 混合 こんごう ,多用 たよう 于室壁 かべ 的 てき 燃料 ねんりょう 边界层冷却 れいきゃく ;溅板式 しき 喷注单元是 ぜ 采 さい 用 よう 将 はた 燃料 ねんりょう 和 わ 氧化剂射流 りゅう 与 あずか 溅板撞击的 てき 方式 ほうしき 来 らい 雾化和 わ 混合 こんごう 推进剂,但 ただし 其结构较复杂、工作 こうさく 稳定性 せい 差 さ 、对喷注 ちゅう 面 めん 烧蚀严重,因 いん 此较少 しょう 采 さい 用 よう 。[1] :217-218 [33] :77-85
离心式 しき
离心式 しき 喷嘴结构较复杂,通常 つうじょう 由 よし 带切向 こう 孔 あな 或 ある 涡流器 き 的 てき 涡流室 しつ 和 わ 喷口组成。液体 えきたい 从涡流 りゅう 室 しつ 壳体上 じょう 的 てき 切 きり 向 こう 进口孔 あな 或 ある 从涡流 りゅう 器 き 上 じょう 的 てき 端 はし 孔 あな 进入涡流室 しつ ,沿壁面 めん 旋转后 きさき 由 よし 喷口喷出。离心式 しき 喷嘴可分 かぶん 为单组元(带切向 こう 孔 あな 或 ある 涡流器 き )喷嘴和 わ 双 そう 组元(内 うち 混合 こんごう 和 わ 外 がい 混合 こんごう )喷嘴。[1] :196 对于单组元 もと 离心式 しき 喷嘴,燃料 ねんりょう 喷嘴和 わ 氧化剂喷嘴 くちばし 需按照一定方式进行组合排列;对于双 そう 组元离心式 しき 喷嘴,一个喷嘴就是一个独立的喷注单元。
同 どう 轴式
同 どう 轴式喷嘴主要 しゅよう 用 よう 于氢氧发动机。液 えき 氧以较低的 てき 速度 そくど 从中心 ちゅうしん 喷嘴喷出,从冷却 れいきゃく 夹套吸热并气化 か 后 きさき 的 てき 氢从环绕中心 ちゅうしん 喷嘴的 てき 环形通 どおり 道 どう 以较高 だか 的 てき 速度 そくど 喷出,利用 りよう 速度 そくど 差 さ 产生的 てき 剪切力 りょく 使 つかい 液 えき 氧雾化 か [32] :274 。中心 ちゅうしん 喷嘴可 か 以为直流 ちょくりゅう 式 しき ,这种结构形式 けいしき 广泛用 よう 于美国 こく 的 てき 氢氧发动机 つくえ ;也可以为离心式 しき ,被 ひ 俄 にわか 罗斯的 てき 氢氧发动机 つくえ 所 しょ 采 さい 用 よう [33] :80 。对于同 どう 轴式喷嘴,一个喷嘴就是一个喷注单元。
蜂 はち 窝式:每 まい 个燃料 ねんりょう 喷嘴周 しゅう 围有6个氧化 か 剂喷嘴 くちばし ,氧化剂喷嘴 くちばし 数 すう 与 あずか 燃料 ねんりょう 喷嘴数 すう 之 の 比 ひ 为2
棋盘式 しき :每 まい 个燃料 ねんりょう 喷嘴周 しゅう 围有8个氧化 か 剂喷嘴 くちばし ,氧化剂喷嘴 くちばし 数 すう 与 あずか 燃料 ねんりょう 喷嘴数 すう 之 の 比 ひ 为3
同心 どうしん 圆式:燃料 ねんりょう 喷嘴与 あずか 氧化剂喷嘴 くちばし 沿同心 こころ 圆交替 こうたい 排列 はいれつ
喷注器 き 喷嘴的 てき 排列 はいれつ 对燃烧性能 せいのう 、燃 もえ 烧稳定性 ていせい 和 わ 燃 もえ 烧室可 か 靠 もたれ 性 せい 都 と 具有 ぐゆう 重要 じゅうよう 影 かげ 响[33] :75 。对于单组元 もと 离心式 しき 喷嘴,其基本 きほん 排列 はいれつ 方式 ほうしき 有 ゆう 蜂 はち 窝式、棋盘式 しき 和 わ 同心 どうしん 圆式。蜂 はち 窝式的 てき 每 まい 个燃料 ねんりょう 喷嘴周 しゅう 围有6个氧化 か 剂喷嘴 くちばし ,实际的 てき 氧化剂喷嘴 くちばし 数 すう 与 あずか 燃料 ねんりょう 喷嘴数 すう 之 の 比 ひ 为2;棋盘式 しき 的 てき 每 まい 个燃料 ねんりょう 喷嘴周 しゅう 围有8个氧化 か 剂喷嘴 くちばし [i] ,实际的 てき 氧化剂喷嘴 くちばし 数 すう 与 あずか 燃料 ねんりょう 喷嘴数 すう 之 の 比 ひ 为3;同心 どうしん 圆式则是所有 しょゆう 喷嘴都 と 位 い 于一系列 けいれつ 同心 どうしん 圆上 うえ ,燃料 ねんりょう 喷嘴与 あずか 氧化剂喷嘴 くちばし 沿同心 こころ 圆交替 こうたい 排列 はいれつ ,双 そう 组元离心式 しき 喷嘴和 わ 直流 ちょくりゅう 式 しき 喷注单元通常 つうじょう 也采用 よう 这种排列 はいれつ 方式 ほうしき 。[33] :91-92
考 こう 虑到燃 もえ 烧室壁 かべ 的 てき 可 か 靠 もたれ 冷却 れいきゃく 问题,可 か 利用 りよう 靠 もたれ 近 きん 室 しつ 壁 かべ 的 てき 边区喷嘴建立 こんりゅう 燃料 ねんりょう 边界层冷却 れいきゃく 。在 ざい 进行边区喷嘴排列 はいれつ 时,可 か 将 しょう 近 きん 壁 かべ 层的混合 こんごう 单元做成不 ふ 完 かん 整 せい 的 てき ,取消 とりけし 氧化剂喷嘴 くちばし ;或 ある 者 もの 在 ざい 周 しゅう 边用一圈燃料喷嘴构成保护边界层,一般 いっぱん 采 さい 用 よう 小 しょう 流量 りゅうりょう 的 てき 离心式 しき 喷嘴或 ある 采 さい 用 よう 直流 ちょくりゅう 式 しき 喷嘴的 てき 内 ない 冷却 れいきゃく 环。[33] :93 为改善 かいぜん 燃 もえ 烧稳定性 ていせい ,在 ざい 喷嘴排列 はいれつ 时常采 さい 用 よう 液 えき 相 しょう 分 ぶん 区 く 的 てき 办法,即 そく 将 はた 喷注器 き 分 ぶん 成 なり 若干 じゃっかん 个区域 くいき ,采 さい 用 よう 不同 ふどう 类型的 てき 喷嘴、不同 ふどう 的 てき 质量流量 りゅうりょう 密度 みつど 、不同 ふどう 的 てき 撞击角度 かくど 和 わ 不同 ふどう 的 てき 组元混合 こんごう 比 ひ ,造成 ぞうせい 各 かく 区域 くいき 不 ふ 一样的燃烧。分 ぶん 区 く 面 めん 上 じょう 通常 つうじょう 采 さい 用 よう 雾化较粗、喷射距离较远、流量 りゅうりょう 较大的 てき 喷嘴,分 ふん 区 く 喷嘴喷射出 しゃしゅつ 的 てき 液体 えきたい 形成 けいせい 连续的 てき 液 えき 膜 まく ,将 はた 各区 かっく 隔 へだた 开。[33] :98
燃 もえ 烧室[ 编辑 ]
燃 もえ 烧室是 ぜ 推进剂雾化 か 、蒸 ふけ 发、混合 こんごう 和 わ 燃 もえ 烧的容 よう 腔,承 うけたまわ 受高温 こうおん 燃 もえ 气压力 りょく 。其头部 ぶ 装 そう 有 ゆう 喷注器 き ,末端 まったん 与 あずか 喷管连为一体 いったい 。燃 もえ 烧室主要 しゅよう 的 てき 结构形式 けいしき 有 ゆう 球形 きゅうけい 、圆筒形 がた 和 わ 环形,其中圆筒形 がた 应用最 さい 为广泛[33] :245 。
喷管使 し 高温 こうおん 燃 もえ 气膨胀和加速 かそく ,产生高 だか 速射 そくしゃ 流 りゅう 。其通常 つうじょう 为拉 ひしげ 伐 き 尔喷管 かん ,由 ゆかり 收 おさむ 敛段、喉 のど 部 ぶ 和 わ 扩张段 だん 三 さん 部分 ぶぶん 组成。按照喷管型 がた 面 めん 的 てき 不同 ふどう ,喷管可分 かぶん 为锥形 がた 喷管、钟形喷管、塞 ふさが 式 しき 喷管和 わ 膨胀偏流 へんりゅう 喷管等 とう [33] :272 。
推力 すいりょく 室 しつ 冷却 れいきゃく 和 わ 防 ぼう 热[ 编辑 ]
液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 在 ざい 工作 こうさく 过程中 ちゅう ,由 ゆかり 于高温 こうおん 燃 もえ 气的作用 さよう 会 かい 造成 ぞうせい 推力 すいりょく 室 しつ 内壁 ないへき 温度 おんど 迅速 じんそく 升 ます 高 だか ,为防止 ぼうし 内壁 ないへき 温度 おんど 过高导致壳体强度 きょうど 剧烈下降 かこう ,需要 じゅよう 对推力 りょく 室 しつ 采 さい 用 よう 冷却 れいきゃく 和 わ 防 ぼう 热措施 ほどこせ 。推力 すいりょく 室 しつ 冷却 れいきゃく 防 ぼう 热方法 ほう 主要 しゅよう 有 ゆう :
再生 さいせい 冷却 れいきゃく
在 ざい 较大推力 すいりょく 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机上 きじょう 所 しょ 采 さい 用 よう 的 てき 最 さい 基本 きほん 的 てき 冷却 れいきゃく 方法 ほうほう 。利用 りよう 推进剂的一 いち 种组元 もと (通常 つうじょう 为燃料 ねんりょう )或 ある 两种组元作 さく 为冷却剂,在 ざい 其进入 いれ 燃 もえ 烧室之 の 前 ぜん 以一定流速流经推力室内外壁之间的夹层或通道,将 はた 内壁 ないへき 的 てき 热量带走,以达到冷却 れいきゃく 目的 もくてき 。冷却 れいきゃく 剂吸收 きゅうしゅう 的 てき 热量并未损失,它随着 ぎ 冷却 れいきゃく 剂喷入 いれ 燃 もえ 烧室而又回收 かいしゅう 到 いた 燃 もえ 烧室内 ない ,故 こ 称 しょう 为再生 さいせい 冷却 れいきゃく 。[32] :286-288
排 はい 放 ひ 冷却 れいきゃく
从主燃料 ねんりょう 输送管 かん 路 ろ 中 ちゅう 引出一小部分燃料作为冷却剂流经冷却通道,传热机 つくえ 理 り 与 あずか 再生 さいせい 冷却 れいきゃく 类似,但 ただし 冷却 れいきゃく 剂不流 りゅう 回 かい 集 しゅう 液 えき 腔,而是通 どおり 过冷却 れいきゃく 通 どおり 道 どう 出口 でぐち 的 てき 小 しょう 喷管排出 はいしゅつ 并产生 せい 一定 いってい 推力 すいりょく 。一般应用于氢氧发动机的喷管扩张段。[33] :325-326
薄膜 うすまく 冷却 れいきゃく
最早 もはや 的 てき 推力 すいりょく 室 しつ 冷却 れいきゃく 方法 ほうほう ,由 ゆかり 戈 ほこ 达德在 ざい 20世 せい 纪20年代 ねんだい 最 さい 先 さき 使用 しよう [10] :75 。冷却 れいきゃく 剂(如一定量的推进剂)沿推力 りょく 室 しつ 内壁 ないへき 以低速 そく 喷入推力 すいりょく 室 しつ ,在 ざい 内壁 ないへき 面 めん 上 じょう 形成 けいせい 一层薄层液膜或在内壁附近形成一层低温的蒸气膜,以降 いこう 低 てい 高温 こうおん 燃 もえ 气向壁面 へきめん 传递的 てき 热流。常用 じょうよう 作 さく 辅助冷却 れいきゃく 方法 ほうほう ,可 か 应用于整个燃烧室或 ある 仅用于喷管 かん 喉 のど 部 ぶ 区 く 。[32] :290-291
发汗冷却 れいきゃく
薄膜 うすまく 冷却 れいきゃく 的 てき 特殊 とくしゅ 形式 けいしき 。推力 すいりょく 室 しつ 的 てき 内壁 ないへき 由 よし 多孔 たこう 材料 ざいりょう 制 せい 成 なり ,孔 あな 径 みち 为数十 じゅう 微 ほろ 米 べい 。多孔 たこう 材料 ざいりょう 通 どおり 常用 じょうよう 金属 きんぞく 粉末 ふんまつ 烧结而成,或 ある 用金 ようきん 属 ぞく 网压制 せい 而成。冷却 れいきゃく 剂通过多孔 あな 材料 ざいりょう 渗入到 いた 推力 すいりょく 室内 しつない 表面 ひょうめん 上 じょう ,吸收 きゅうしゅう 热量蒸 ふけ 发并形成 けいせい 低温 ていおん 蒸 ふけ 气膜。使用 しよう 氢燃料 ねんりょう 的 てき J-2发动机 つくえ 和 かず 航 わたる 天 てん 飞机主 ぬし 发动机 つくえ 采 さい 用 よう 了 りょう 这种方法 ほうほう 来 らい 冷却 れいきゃく 喷注器 き 面 めん 。[32] :291 [33] :333
辐射冷却 れいきゃく
推力 すいりょく 室 しつ 只 ただ 有 ゆう 单层室 しつ 壁 かべ ,由 ゆかり 耐 たい 高温 こうおん 材料 ざいりょう 制 せい 成 なり 。燃 もえ 气向室 しつ 壁 かべ 传热,使 つかい 得 とく 室 しつ 壁 かべ 温度 おんど 升 ます 高 だか ,同 どう 时室壁 かべ 向 こう 外界 がいかい 环境中 ちゅう 辐射 的 てき 热量也增加 ぞうか 。最 さい 终室壁 かべ 达到热平衡 へいこう ,壁 かべ 温 ゆたか 达到稳定值,此时室 しつ 壁 かべ 通常 つうじょう 发红或 ある 发白。常用 じょうよう 于热通量 りょう 密度 みつど 较小的 てき 部 ぶ 件 けん ,如大膨胀比 ひ 的 てき 喷管的 てき 扩张段 だん 、单组元 もと 推力 すいりょく 室 しつ 等 とう 。[32] :286
烧蚀冷却 れいきゃく
推力 すいりょく 室 しつ 的 てき 室 しつ 壁 かべ 有 ゆう 采 さい 用 よう 烧蚀材料 ざいりょう 制 せい 成 なり 的 てき 内 ない 衬。烧蚀材料 ざいりょう 通常 つうじょう 由 よし 一 いち 系列 けいれつ 埋 うめ 入 いれ 有 ゆう 机 つくえ 材料 ざいりょう (如塑料 、环氧树脂 、酚醛树脂 )基体 きたい 的 てき 高 だか 强度 きょうど 定 てい 向 むかい 纤维 (如玻璃 はり 、凯芙拉 ひしげ 、碳纤维 )组成。在 ざい 发动机 つくえ 工作 こうさく 过程中 ちゅう ,基体 きたい 材料 ざいりょう 吸收 きゅうしゅう 热量,并且分解 ぶんかい 生成 せいせい 气体,气体从基体 きたい 渗出后 きさき 在 ざい 内壁 ないへき 面 めん 上 じょう 形成 けいせい 保 ほ 护边界 かい 层。常用 じょうよう 于燃烧室压力较低、工作 こうさく 时间较短的 てき 推力 すいりょく 室 しつ 以及喷管扩张段 だん 。[32] :288-289
隔 へだた 热防护
在 ざい 推力 すいりょく 室 しつ 壁 かべ 内 ない 表面 ひょうめん 敷 じき 上 じょう 一 いち 层高热阻 材料 ざいりょう 作 さく 为绝热层。可 か 以在室 しつ 壁 かべ 内 ない 表面 ひょうめん 涂上一层耐高温涂层,如氧化铝 或 ある 氧化锆 涂层,要求 ようきゅう 涂层材料 ざいりょう 导热系 けい 数 すう 低 てい 、表 おもて 面容 めんよう 许温度 おんど 高 だか 、附着 ふちゃく 性 せい 好 こう 以及具有 ぐゆう 抗 こう 振 ふ 动载荷 に 、抗 こう 机 つくえ 械冲击、抗 こう 热冲击的性能 せいのう 。也可以采用 よう 难熔材料 ざいりょう 如陶 とう 瓷 、石墨 せきぼく 制 せい 成 なり 衬套覆盖在室 しつ 壁 かべ 内 ない 表面 ひょうめん 上 じょう ,多用 たよう 于非冷却 れいきゃく 发动机 つくえ ,特 とく 别是喷管喉 のど 部 ぶ 附近 ふきん ,但 ただし 这些材料 ざいりょう 对热冲击敏感 びんかん ,容易 ようい 引起裂 きれ 纹和剥落 はくらく 。[33] :335-336
推进剂供应系统 [ 编辑 ]
推进剂供应系统是在 ざい 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 工作 こうさく 时将贮箱中 ちゅう 的 てき 推进剂按照 あきら 要求 ようきゅう 的 てき 压力和 わ 流量 りゅうりょう 输送到 いた 推力 すいりょく 室 しつ 中 ちゅう 的 てき 系 けい 统,一般可分为挤压式供应系统和泵压式供应系统。
挤压式 しき 供 きょう 应系统 [ 编辑 ]
挤压式 しき 供 きょう 应系统是利用 りよう 高 だか 压气体 たい 将 はた 推进剂组元 もと 从贮箱 ばこ 挤压到推力 すいりょく 室 しつ 中 ちゅう 。高 こう 压气体 たい 挤压推进剂的方式 ほうしき 有 ゆう 气体直接 ちょくせつ 挤压、柔 やわら 性 せい 囊袋挤压和 わ 活塞 かっそく 挤压[32] :204 。挤压气体的 てき 来 らい 源 みなもと 有 ゆう 以下 いか 几种方案 ほうあん :
贮气系 けい 统
气源来 き 自 じ 高 こう 压气瓶 びん ,在 ざい 发动机 つくえ 工作 こうさく 前 まえ 通 どおり 过充气阀将 はた 压缩气体充 たかし 入 にゅう 气瓶中 ちゅう 。挤压气体通常 つうじょう 选用氮气 、氦气 等 ひとし 惰性 だせい 气体 。大 だい 多数 たすう 挤压式 しき 供 きょう 应系统利用 りよう 减压器 き 将 はた 从气瓶 びん 流出 りゅうしゅつ 的 てき 气体控 ひかえ 制 せい 在 ざい 恒 つね 定 じょう 的 てき 压力来 らい 挤压贮箱中 ちゅう 的 てき 推进剂,即 そく 为恒压式贮气系 けい 统。若 わか 发动机 つくえ 工作 こうさく 时允许推力 りょく 逐步下降 かこう ,则可取消 とりけし 气瓶和 わ 减压器 き ,适当调整贮箱中 ちゅう 初 はつ 始 はじめ 气垫的 てき 容 よう 积,依 よ 靠 もたれ 初 はつ 始 はじめ 气垫的 てき 自身 じしん 膨胀来 らい 挤压推进剂,即 そく 为落压式贮气系 けい 统。[1] :308 [31] :24
液体 えきたい 汽化系 けい 统
将 はた 容易 ようい 汽化的 てき 推进剂组元 もと 通 どおり 过换热器 き 加 か 热、汽化后 きさき 挤压贮箱中 ちゅう 的 てき 推进剂。推进剂汽化 か 系 けい 统主要用 ようよう 于泵压式供 きょう 应系统的贮箱增 ぞう 压,对于挤压式 しき 供 きょう 应系统,发动机 つくえ 还需要 よう 单独的 てき 贮气系 けい 统来挤压液体 えきたい 在 ざい 换热器 き 中 ちゅう 汽化,但 ただし 这使得 とく 增 ぞう 压系统更复杂化 か 。[31] :25-26
化学 かがく 反 はん 应系统
利用 りよう 化学 かがく 反 はん 应生成 せいせい 挤压气体。化学 かがく 反 はん 应生成 せいせい 挤压气体的 てき 方案 ほうあん 有 ゆう 三 さん 种:固体 こたい 推进剂燃 もえ 气发生 せい 器 き 、液体 えきたい 推进剂燃气发生 せい 器 き 以及在 ざい 贮箱中 ちゅう 直接 ちょくせつ 化学 かがく 反 はん 应产生 せい 挤压气体。固体 こたい 推进剂燃气发生 せい 器 き 系 けい 统由燃 もえ 气发生 せい 器 き 、过滤器 き 和 わ 燃 もえ 气调节器等 とう 组成;液体 えきたい 推进剂燃气发生 せい 器 き 系 けい 统由辅助气瓶、辅助贮箱和 わ 燃 もえ 气发生 せい 器 き 以及其他附 ふ 件 けん 组成采 さい 用 よう 。燃 もえ 气发生 せい 器 き 系 けい 统还需要 じゅよう 对热燃 もえ 气冷却降温 ゆたか 。在 ざい 贮箱中 ちゅう 直接 ちょくせつ 化学 かがく 反 はん 应的系 けい 统是将 はた 少量 しょうりょう 燃料 ねんりょう (或 ある 氧化剂)喷注到 いた 氧化剂贮箱 ばこ (或 ある 燃料 ねんりょう 贮箱)中 ちゅう ,发生自 じ 燃 もえ 反 はん 应产生 せい 挤压气体。[31] :26-28
挤压式 しき 供 きょう 应系统结构简单,但 ただし 发动机 つくえ 燃 もえ 烧室压力较低,多用 たよう 于反作用 はんさよう 控 ひかえ 制 せい 系 けい 统等 ひとし 小 しょう 推力 すいりょく 发动机 つくえ [31] :24 。
泵压式 しき 供 きょう 应系统 [ 编辑 ]
V-2火箭 かせん 的 てき 发动机 つくえ 涡轮泵。涡轮转子位 い 于中间,两侧分 ぶん 别为液 えき 氧泵和 わ 酒精 しゅせい 泵
泵压式 しき 供 きょう 应系统是利用 りよう 高速 こうそく 旋转的 てき 泵 将 はた 推进剂组元 もと 增 ぞう 压后输送至 いたり 推力 すいりょく 室 しつ 。泵压式 しき 供 きょう 应系统主要 よう 由 よし 推进剂泵、涡轮 、涡轮动力源 げん 、调节器 き 、阀门和 わ 管 かん 路 ろ 等 とう 组成[31] :28 。泵由涡轮驱动,二 に 者 しゃ 组成涡轮泵 。泵与涡轮之 の 间的传动布 ぬの 局 きょく 有 ゆう :将 はた 燃料 ねんりょう 泵、氧化剂泵和 わ 涡轮安置 あんち 在 ざい 同 どう 一根传动轴上直接传动,涡轮居中 きょちゅう 或 ある 者 もの 偏 へん 置 おけ ,即 そく 为单转子方案 ほうあん ;也可以在它们的 てき 轴之间设置 おけ 齿轮变速箱 ばこ 进行传动,即 そく 为多转子方案 ほうあん [31] :229 。液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 最 さい 常用 じょうよう 的 てき 泵为离心泵 [32] :371 ,采 さい 用 よう 的 てき 涡轮有 ゆう 冲击式 しき 涡轮和 わ 反 はん 力 ちから 式 しき 涡轮[32] :380 。
泵压式 しき 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 的 てき 动力循环描述了 りょう 推进剂在发动机 つくえ 主要 しゅよう 组件中 ちゅう 的 てき 具体 ぐたい 流 りゅう 动路径 みち 、驱动涡轮的 てき 工 こう 质供应方法 ほう 及涡轮工质的排 はい 气处理 り 方式 ほうしき [32] :222 。按照涡轮工 こう 质的排 はい 放 ひ 方式 ほうしき ,可 か 将 しょう 动力循环分 ぶん 为开式 しき 循环和 わ 闭式循环。开式循环是 ぜ 将 はた 经涡轮工作 こうさく 后 きさき 的 てき 工 こう 质直接 ちょくせつ 从涡轮排气喷管 かん 排出 はいしゅつ 或 ある 者 もの 排 はい 到 いた 推力 すいりょく 室 しつ 喷管扩张段 だん 内 ない ,未 み 利用 りよう 工 こう 质剩余能 よのう 量 りょう ;闭式循环是 ぜ 经涡轮工作 こうさく 后 きさき 的 てき 工 こう 质最后 きさき 都 と 注入 ちゅうにゅう 燃 もえ 烧室燃 もえ 烧以最大 さいだい 程度 ていど 利用 りよう 其能量 りょう [32] :222 。泵压式 しき 供 きょう 应系统又可 か 按涡轮工质的来 らい 源 みなもと 分 ぶん 类,最 さい 常 つね 见的有 ゆう 燃 もえ 气发生 せい 器 き 循环、膨胀循环和 わ 分 ぶん 级燃烧循环等[j] 。
燃 もえ 气发生 せい 器 き 循环[ 编辑 ]
燃 もえ 气发生 せい 器 き 循环示 しめせ 意 い 图
燃 もえ 气发生 せい 器 き 循环属 ぞく 于开式 しき 循环,涡轮工 こう 质来自 じ 燃 もえ 气发生 せい 器 き 。其使用 しよう 的 てき 推进剂可由 よし 单独的 てき 贮箱供 きょう 应,亦 また 可 か 从推进剂组元供 きょう 应系统中抽取。燃 もえ 气发生 せい 器 き 的 てき 混合 こんごう 比 ひ 通常 つうじょう 是 ぜ 富 とみ 燃 もえ 或 ある 富 とみ 氧的,这样燃 もえ 气温度 おんど 不 ふ 会 かい 过高导致涡轮叶 かのう 片 へん 不能 ふのう 承 うけたまわ 受。燃 もえ 气驱动涡轮后通 どおり 过涡轮排气喷管 かん 排出 はいしゅつ 发动机 つくえ ,使 つかい 发动机 つくえ 产生了 りょう 一个额外的小推力,故 こ 推力 すいりょく 室 しつ 本身 ほんみ 的 てき 推力 すいりょく 略 りゃく 低 てい 于发动机的 てき 总推力 りょく 。由 よし 于涡轮排气的能 のう 量 りょう 未 み 充分 じゅうぶん 被 ひ 利用 りよう ,因 いん 此推力 りょく 室 しつ 本身 ほんみ 的 てき 比 ひ 冲略 りゃく 高 だか 于发动机的 てき 比 ひ 冲,采 さい 用 よう 燃 もえ 气发生 せい 器 き 循环的 てき 发动机 つくえ 的 てき 比 ひ 冲一般也低于闭式循环发动机的比冲。燃 もえ 气发生 せい 器 き 循环结构相 しょう 对比较简单,技 わざ 术成熟 せいじゅく ,被 ひ V-2火箭 かせん 的 てき 发动机 つくえ 以及F-1、J-2、RS-68等 とう 许多液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 所 しょ 采 さい 用 よう 。[31] :29 [32] :222-224
膨胀循环 [ 编辑 ]
膨胀循环示 しめせ 意 い 图
膨胀循环属 ぞく 于闭式 しき 循环,是 これ 将 はた 用作 ようさく 推力 すいりょく 室 しつ 冷却 れいきゃく 剂的液体 えきたい 燃料 ねんりょう 流 りゅう 经推力 りょく 室 しつ 冷却 れいきゃく 夹套吸热汽化后 きさき 作 さく 为驱动涡轮的工 こう 质,从涡轮排出 はいしゅつ 后 きさき 再 さい 注入 ちゅうにゅう 燃 もえ 烧室,与 あずか 氧化剂混合 こんごう 并燃烧。由 よし 于推力 りょく 室 しつ 冷却 れいきゃく 夹套的 てき 加 か 热量有限 ゆうげん ,因 いん 此涡轮工质的做功 能力 のうりょく 有限 ゆうげん ,从而限 げん 制 せい 了 りょう 燃 もえ 烧室压力的 てき 提 ひさげ 高 だか 。膨胀循环的 てき 主要 しゅよう 优点是 ぜ 发动机 つくえ 比 ひ 冲较高 だか 、结构简单、质量较小。膨胀循环适用于氢氧发动机,如RL10火箭 かせん 发动机 つくえ 。[31] :30 [32] :224
膨胀排 はい 放 ひ 循环是 ぜ 它的一个开放循环改型,能 のう 够达到更 さら 高 だか 的 てき 推力 すいりょく 。
分 ぶん 级燃烧循环[ 编辑 ]
分 ぶん 级燃烧循环示意 い 图
分 ぶん 级燃烧循环也称 しょう 补燃循环,属 ぞく 于闭式 しき 循环,是 ぜ 将 しょう 一 いち 种推进剂组元的 てき 全部 ぜんぶ 流量 りゅうりょう 和 わ 另一种推进剂组元的部分或全部流量输送至预燃室内燃烧,以产生 せい 的 てき 低温 ていおん 燃 もえ 气来驱动涡轮,从涡轮排出 はいしゅつ 的 てき 燃 もえ 气再被 ひ 注入 ちゅうにゅう 燃 もえ 烧室中 ちゅう 进行补充燃 もえ 烧。将 はた 两种推进剂组元 もと 的 てき 全部 ぜんぶ 流量 りゅうりょう 输送到 いた 预燃室内 しつない 进行燃 もえ 烧的循环称 しょう 为全流量 りゅうりょう 分 ぶん 级燃烧循环。通常 つうじょう ,液 えき 氧/液 えき 氢推进剂选用富 とみ 燃 もえ 预燃室 しつ ,液 えき 氧/煤 すす 油 ゆ 推进剂选用 よう 富 とみ 氧预燃 もえ 室 しつ ,而全流量 りゅうりょう 分 ぶん 级燃烧循环则一定为富氧和富燃双预燃室。分 ぶん 级燃烧循环的涡轮工 こう 质流量 りょう 较大,做功能力 のうりょく 强 きょう ,因 いん 而容许采用 よう 很高的 てき 燃 もえ 烧室压力。这种循环的 てき 发动机 つくえ 的 てき 比 ひ 冲更高 だか ,但 ただし 发动机 つくえ 结构较复杂、质量更 さら 重 じゅう 。分 ぶん 级燃烧循环在大 だい 推力 すいりょく 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 中 ちゅう 得 え 到 いた 广泛应用,如使用 しよう 富 とみ 燃 もえ 预燃室 しつ 的 てき 航 こう 天 てん 飞机主 ぬし 发动机 つくえ 、RD-0120火箭 かせん 发动机 つくえ 以及使用 しよう 富 とみ 氧预燃 もえ 室 しつ 的 てき RD-120、RD-170火箭 かせん 发动机 つくえ 。[31] :30-31 [32] :222-227
抽气循环 [ 编辑 ]
抽气循环示 しめせ 意 い 图
抽气循环 为开式 しき 循环。从火箭 かせん 发动机 つくえ 主 ぬし 燃 もえ 烧室抽取一部分热燃气引入涡轮驱动燃料/氧化剂泵,最 さい 后 きさき 乏 とぼし 气直接 ちょくせつ 排出 はいしゅつ 。[34]
NASA的 てき J-2S 火箭 かせん 发动机 つくえ ,在 ざい 1969年 ねん 成功 せいこう 测试了 りょう 抽气循环发动机 つくえ 。[35] 2013年 ねん , 蓝色起源 きげん (Blue Origin)公司 こうし 的 てき 使用 しよう 了 りょう 抽气循环BE-3 火箭 かせん 发动机 つくえ 的 てき 新 しん 谢泼德 とく 火箭 かせん 飞行测试成功 せいこう 。
抽气循环发动机 つくえ 的 てき 起 おこり 动相当 とう 复杂。而且循环涡轮必须耐 たい 受更高 だか 温度 おんど 。[36]
控 ひかえ 制 せい 系統 けいとう [ 编辑 ]
液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 的 てき 启动、操 みさお 控 ひかえ 和 わ 关机等 とう 各 かく 个工作 こうさく 阶段的 てき 控 ひかえ 制 せい 由 よし 发动机 つくえ 控 ひかえ 制 せい 系 けい 统来完成 かんせい 。液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 的 てき 基本 きほん 控 ひかえ 制 せい 系 けい 统包括 ほうかつ 发动机 つくえ 启动和 わ 关机控 ひかえ 制 せい 系 けい 统、发动机 つくえ 主 ぬし 级控制 せい 系 けい 统、贮箱增 ぞう 压控制 せい 系 けい 统、发动机 つくえ 推力 すいりょく 大小 だいしょう 控 ひかえ 制 せい 系 けい 统和推力 すいりょく 矢 や 量 りょう 控 ひかえ 制 せい 系 けい 统等[31] :55 。在 ざい 现代液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 中 ちゅう ,计算元 もと 件 けん 、微 ほろ 处理器 き 及计算 さん 机 つくえ 控 ひかえ 制 せい 器 き 与 あずか 各 かく 类阀门 和 かず 调节器 き 、测量发动机 つくえ 系 けい 统各参 さん 数 すう 的 てき 传感器 き 和 かず 测量仪表以及电路系 けい 统等共同 きょうどう 构成发动机 つくえ 控 ひかえ 制 せい 系 けい 统[31] :318 。安 あん 装 そう 在 ざい 输送管 かん 道上 どうじょう 的 てき 各 かく 种阀门和调节器 き 通 どおり 过接受 せつじゅ 从控制 せい 器 き 发出的 てき 指令 しれい 信号 しんごう ,在 ざい 电、液 えき 压或气动等 とう 能 のう 源 げん 的 てき 驱动下 か ,对发动机的 てき 工作 こうさく 过程以及推力 すいりょく 、推进剂混合 こんごう 比 ひ 等 とう 工作 こうさく 参 さん 数 すう 实现控 ひかえ 制 せい 和 わ 调节。液体 えきたい 火箭 かせん 发动机上 きじょう 使用 しよう 的 てき 阀门有 ゆう 两类:一类是用来控制发动机工作过程的阀门,如启动阀、加 か 注 ちゅう 阀、泄出阀、充 たかし 气阀、断 だん 流 りゅう 阀、隔 へだた 离阀、单向阀和卸 おろし 压阀等 とう ;另一类为诸如减压器、压力调节器 き 、气蚀文 ぶん 氏 し 管 かん 和 かず 节流圈 けん 等 とう 这些用 よう 来 らい 调节发动机 つくえ 主要 しゅよう 性能 せいのう 参 さん 数 すう 的 てき 阀门,即 そく 调节器 き 或 ある 调节阀[31] :318 。
液体 えきたい 推进剂[ 编辑 ]
液体 えきたい 火箭 かせん 推进剂,简称液体 えきたい 推进剂,是 ぜ 为液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 提供 ていきょう 能 のう 源 みなもと 和 かず 工 こう 质的液 えき 态化学 かがく 物 ぶつ 质,是 ぜ 影 かげ 响发动机及火箭 かせん 性能 せいのう 的 てき 重 じゅう 要因 よういん 素 もと 之 の 一 いち 。它可以是单质 、化合 かごう 物 ぶつ ,也可以是混合 こんごう 物 ぶつ 。液体 えきたい 推进剂通过在燃 もえ 烧室进行氧化反 はん 应 或 ある 分解 ぶんかい 反 はん 应 ,将 はた 化学 かがく 能 のう 转化为热能 のう ,生成 せいせい 高温 こうおん 高 だか 压气体 たい 产物,再 さい 通 つう 过喷管 かん 膨胀加速 かそく ,将 はた 热能转化为动能 のう 。
基本 きほん 要求 ようきゅう [ 编辑 ]
对液体 えきたい 推进剂的基本 きほん 要求 ようきゅう 主要 しゅよう 有 ゆう :[32] :242-251 [37] :147
能 のう 量 りょう 特性 とくせい 高 だか ,即 そく 比 ひ 冲高 こう
冷却 れいきゃく 能力 のうりょく 较强
输送、雾化性能 せいのう 好 このみ
比重 ひじゅう 高 こう
物理 ぶつり 性 せい 质随温度 おんど 变化小 しょう
燃 もえ 烧性能 せいのう 好 このみ
稳定性 せい 好 このみ
腐 くさ 蚀性小 しょう
爆 ばく 炸危险性小 しょう
毒性 どくせい 小 しょう
材料 ざいりょう 相 しょう 容 よう 性 せい 好 このみ
可 か 大量 たいりょう 生 せい 产、价格低廉 ていれん
实际上 じょう 并没有 ゆう 各 かく 方面 ほうめん 性 せい 质都很好的 てき 推进剂,选择液体 えきたい 推进剂时需要 じゅよう 综合权衡以上 いじょう 这些因 いん 素 もと 。
分 ぶん 类[ 编辑 ]
液体 えきたい 推进剂的分 ぶん 类方式 しき 有 ゆう :按推进剂组元数 すう ,可分 かぶん 为单组元推进剂、双 そう 组元推进剂和三组元推进剂;按推进剂贮存性能 せいのう ,可分 かぶん 为可贮存推进剂(如煤油 ゆ 、硝酸 しょうさん 等 ひとし )和 わ 低温 ていおん 推进剂 (如液氢、液 えき 氧);按氧化 か 剂与燃料 ねんりょう 直接 ちょくせつ 接触 せっしょく 时的化学 かがく 反 はん 应能力 りょく ,分 ふん 为自燃 もえ 推进剂和非 ひ 自 じ 燃 もえ 推进剂。[31] :9
常用 じょうよう 的 てき 液体 えきたい 推进剂[ 编辑 ]
大 だい 多数 たすう 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 使用 しよう 的 てき 是 ぜ 双 そう 组元推进剂。常用 じょうよう 的 てき 双 そう 组元液体 えきたい 推进剂有三 さん 类:①液 えき 氧 /液 えき 氢 推进剂组合 あい ,无毒推进剂组合 あい 中 ちゅう 比 ひ 冲最高 だか 的 てき ,主要 しゅよう 用 よう 于运载火箭 かせん 上面 うわつら 级和某 ぼう 些助推级;②液 えき 氧/烃类 (如煤 すす 油 ゆ 、汽油 、酒精 しゅせい 等 ひとし )推进剂组合 あい ,平均 へいきん 密度 みつど 较高,可 か 使 つかい 火箭 かせん 结构做得较紧凑,常用 じょうよう 于运载火箭 かせん 助 じょ 推级和 わ 某 ぼう 些第二 に 级;③可 か 贮存推进剂组合 あい ,包括 ほうかつ 硝酸 しょうさん /烃类、四 よん 氧化二 に 氮 /偏 へん 二 に 甲 かぶと 肼 、四 よん 氧化二 に 氮/混 こん 肼50 以及四 よん 氧化二 に 氮/一 いち 甲 きのえ 基 はじめ 肼等 とう 组合,可 か 长期贮存,没 ぼつ 有 ゆう 低温 ていおん 推进剂的发射准 じゅん 备时间长和 わ 处理复杂等 とう 问题,用 よう 于弹道 どう 导弹第 だい 一 いち 、二 に 级大型 がた 发动机 つくえ 以及几乎所有 しょゆう 使用 しよう 双 そう 组元推进剂的反作用 はんさよう 控 ひかえ 制 せい 小 しょう 推力 すいりょく 火箭 かせん 发动机 つくえ 。[32] :241-242
单组元 もと 推进剂必须具有 ぐゆう 化学 かがく 稳定性 せい 和 わ 热稳定性 ていせい ,并且还必须容易 ようい 分解 ぶんかい 和 わ 反 はん 应。最 さい 常用 じょうよう 的 てき 单组元 もと 推进剂是肼 ,被 ひ 广泛用 よう 于卫星和 せいわ 其他航 こう 天 てん 器 き 的 てき 姿 すがた 态和轨道控 ひかえ 制 せい 小 しょう 推力 すいりょく 火箭 かせん 发动机 つくえ 。肼的分解 ぶんかい 产物包括 ほうかつ 氨气 、氮气 和 わ 氢气 ,催化剂 可 か 采 さい 用 よう 铱 、铁 、镍 和 わ 钴 等 ひとし 。[32] :259-260
液体 えきたい 推进剂的燃 もえ 烧[ 编辑 ]
燃 もえ 烧过程 ほど [ 编辑 ]
液体 えきたい 推进剂从喷入燃 もえ 烧室到 いた 完全 かんぜん 变成燃 もえ 烧产物 ぶつ ,需要 じゅよう 经历一个十分复杂的物理-化学 かがく 过程。为便于描述 じゅつ 和 わ 理解 りかい 燃 もえ 烧过程 ほど ,可 か 以从宏 ひろし 观角度 ど 将 はた 燃 もえ 烧室定性 ていせい 分 ぶん 为三 さん 个特征 せい 区域 くいき :
喷射/雾化区 く
从喷注 ちゅう 器 うつわ 喷注的 てき 推进剂组元 もと 射 い 流 りゅう 或 ある 液 えき 膜 まく 通 どおり 过相互 そうご 撞击等 とう 方式 ほうしき 雾化成 かせい 小 しょう 液 えき 滴 しずく 。部分 ぶぶん 液 えき 滴 しずく 开始蒸 ふけ 发,形成 けいせい 富 とみ 氧或富 とみ 燃 もえ 的 てき 局部 きょくぶ 区域 くいき 。该区域 くいき 是 ぜ 非 ひ 均 ひとし 相 しょう 的 てき ,含有 がんゆう 液 えき 滴 しずく 、推进剂蒸气以及一些高温燃气。由 よし 于推进剂温度 おんど 较低以及富 とみ 氧区和富 かずとみ 燃 もえ 区 く 燃 もえ 烧速率 りつ 不 ふ 高 こう ,该区域 くいき 只 ただ 有 ゆう 一定的化学反应发生,释热率 りつ 较低。[32] :345-346
快速 かいそく 燃 もえ 烧区
随 ずい 着 ぎ 温度 おんど 的 てき 不断 ふだん 提 ひさげ 高 だか ,剧烈而快速 そく 的 てき 化学 かがく 反 はん 应发生 せい ,所有 しょゆう 剩余 じょうよ 液 えき 滴 しずく 都 と 受热蒸 ふけ 发,富 とみ 燃 もえ 和富 かずとみ 氧气团相互 そうご 混合 こんごう 。推进剂反应生成 せいせい 中 ちゅう 间产物 ぶつ 以及更 さら 小 しょう 更 さら 简单的 てき 燃 もえ 烧产物 ぶつ ,并放出 ほうしゅつ 大量 たいりょう 的 てき 热。热气的 てき 快速 かいそく 膨胀会 かい 造成 ぞうせい 气体从高温 こうおん 高 だか 燃 もえ 烧速率 りつ 区 く 向 むこう 低温 ていおん 低 てい 燃 もえ 烧速率 りつ 区 く 的 てき 局部 きょくぶ 横 よこ 向 むこう 流 りゅう 动。随 ずい 着 ぎ 气体向 こう 快速 かいそく 燃 もえ 烧区下 か 游 ゆう 的 てき 流 りゅう 动,气体组分和 わ 混合 こんごう 比 ひ 变得更 さら 加 か 均 ひとし 匀。气体在 ざい 加速 かそく 过程中 ちゅう ,温度 おんど 越来 ごえく 越 えつ 高 だか ,横 よこ 向 こう 速度 そくど 与 あずか 不断 ふだん 增加 ぞうか 的 てき 轴向速度 そくど 相 しょう 比 ひ 越来 ごえく 越 えつ 小 しょう 。[32] :344-345
管 かん 流 りゅう 燃 もえ 烧区
化学 かがく 反 はん 应以较低速 そく 率 りつ 继续进行,并使得 とく 燃 もえ 烧产物 ぶつ 趋于化学 かがく 平衡 へいこう 状 じょう 态。燃 もえ 气为流 りゅう 动速度 そくど 很高的 てき 流 りゅう 线型轴向流 りゅう ,几乎没 ぼつ 有 ゆう 横 よこ 向 むこう 流 りゅう 动。这一区域可延伸至喷管。[32] :346
燃 もえ 烧不稳定性 せい [ 编辑 ]
推进剂在燃 もえ 烧室内的 ないてき 燃 もえ 烧不会 かい 是 ぜ 绝对平 ひら 稳的,总是有 ゆう 一 いち 些压力 りょく 、温度 おんど 、速度 そくど 的 てき 波 なみ 动,当 とう 这些波 は 动与推进剂供应系统(甚至整 せい 个飞行 ぎょう 器 き 结构)的 てき 固有 こゆう 频率或 ある 燃 もえ 烧室声 ごえ 学 まなべ 振 ぶ 荡相耦合时,就会产生周期 しゅうき 性 せい 的 てき 叠加振 ふ 荡,即 そく 为燃烧不稳定性 せい [32] :348 。发动机 つくえ 燃 もえ 烧室可 か 以看作 さく 自 じ 激 げき 振 ふ 荡系 けい 统,系 けい 统的能 のう 量 りょう 来 らい 源 みなもと 是 ただし 燃 もえ 烧过程 ほど 释放的 てき 能 のう 量 りょう ,振 ふ 荡器是 ぜ 燃 もえ 烧室和 わ 推进剂供应系统,二者之间存在一定的响应和反馈过程,维持着 き 振 ぶ 荡过程 ほど [38] :201 。燃 もえ 烧不稳定性 せい 通常 つうじょう 以燃烧室压力变化的 てき 周期 しゅうき 性 せい 来 らい 表 おもて 征 せい 。燃 もえ 烧不稳定性的 せいてき 燃 もえ 烧室压力波 は 动具有明 ありあけ 显的周期 しゅうき 性 せい ,且振幅 しんぷく 较大,一般 いっぱん 在 ざい 平均 へいきん 室 しつ 压的±5%以上 いじょう [38] :192 。若 わか 发动机 つくえ 稳态工作 こうさく 期 き 间压力 りょく 波 なみ 动不超 ちょう 过平均 へいきん 室 しつ 压的±5%,则认为发动机处于平 ひら 稳燃烧状态;若 わか 燃 もえ 烧的压力波 は 动很大 だい 并且是 ぜ 随 ずい 机 つくえ 的 てき ,则称其为粗 そ 糙燃烧[32] :348 。
液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 燃 もえ 烧不稳定性 せい 按燃烧室压力振 ふ 荡频率 分 ぶん 为低频燃烧不稳定性 せい 、中 ちゅう 频燃烧不稳定性 せい 和 わ 高 だか 频燃烧不稳定性 せい :[32] :348 [33] :190-224 [37] :212
低 てい 频燃烧不稳定性 せい
中 ちゅう 频燃烧不稳定性 せい
高 こう 频燃烧不稳定性 せい
频率范围[k]
200赫兹 以下 いか
200-1000赫兹
1000赫兹以上 いじょう
燃 もえ 烧室压强分布 ぶんぷ
较均匀
不 ふ 均 ひとし 匀
很不均 ひとし 匀
压强振幅 しんぷく
室 しつ 压的25%-50%左右 さゆう
较小
室 しつ 压的50%-100%或 ある 更 さら 大 だい
有 ゆう 关因素 もと
和 かず 推进剂供应系统(甚至整 せい 个飞行 ぎょう 器 き 结构)与 あずか 燃 もえ 烧室压力的 てき 相互 そうご 作用 さよう 有 ゆう 关
和 かず 推进剂系统结构及喷注器 き 集 しゅう 液 えき 腔的振 ふ 动、流 ながれ 动漩涡、燃料 ねんりょう /氧化剂混合 こんごう 比 ひ 波 なみ 动、推进剂供应系统谐振 ふ 有 ゆう 关
和 わ 燃 もえ 烧过程 ほど 中 ちゅう 各 かく 种力(压力波 は )及燃烧室声 ごえ 学 がく 谐振特性 とくせい 有 ゆう 关
危害 きがい
使 つかい 燃 もえ 烧过程 ほど 恶化,导致发动机 つくえ 性能 せいのう 下降 かこう ;系 けい 统发生 せい 共振 きょうしん ,可能 かのう 导致管 かん 路 ろ 或 ある 接 せっ 头断裂 きれ
导致推进剂混合 こんごう 比 ひ 的 てき 振 ふ 荡和发动机 つくえ 性能 せいのう 的 てき 降 くだ 低 ひく
燃 もえ 烧室局部 きょくぶ 传热率 りつ 急 きゅう 剧增加 ぞうか 从而导致发动机 つくえ 损坏
抑制 よくせい 措施
提 ひさげ 高 だか 燃 もえ 烧室压强和 わ 喷注器 き 压降,采 さい 用 よう 喷雾细微的 てき 喷嘴,以改善 かいぜん 喷雾的 てき 形成 けいせい ,减小燃 もえ 烧时滞 とどこお
改 あらため 变推进剂供 きょう 应系统或喷注器 き 结构以减小 しょう 两者之 の 间的耦合,或 ある 在 ざい 推进剂供应系统中设置节流圈 けん 、蓄压器 き 或 ある 四分之一波管等阻尼装置
在 ざい 喷注面 めん 上安 かみやす 装 そう 隔 へだた 板 いた 、声 こえ 衬或声 ごえ 腔等阻尼器 き ;改 あらため 进喷注 ちゅう 器 うつわ 的 てき 形式 けいしき 、孔 あな 径 みち 和 わ 压降以及喷嘴排列 はいれつ 等 とう
特 とく 点 てん [ 编辑 ]
液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 具有 ぐゆう 化学 かがく 火箭 かせん 发动机 つくえ 的 てき 特 とく 点 てん :[1] :180-181
自身 じしん 携带推进剂,工作 こうさく 不 ふ 依 よ 靠 もたれ 大 だい 气,可 か 在 ざい 大 だい 气层内 うち 、大 だい 气层外 がい 以及水下 みぞおち 工作 こうさく ;
推力 すいりょく 随 ずい 飞行高度 こうど 增加 ぞうか 而增加 ぞうか ,与 あずか 飞行速度 そくど 无关;
发动机 つくえ 结构质量与 あずか 发动机 つくえ 推力 すいりょく 之 の 比 ひ 较低;
工作 こうさく 条件 じょうけん 苛刻,在高 ありだか 压、高温 こうおん 、高 こう 转速、高速 こうそく 喷气、超 ちょう 低 てい 温和 おんわ 强 きょう 腐 くさ 蚀性条件下 じょうけんか 工作 こうさく 。
液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 与 あずか 固体 こたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 相 そう 比 ひ 各 かく 具 ぐ 优缺点 てん :[1] :10-11
液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ
固体 こたい 火箭 かせん 发动机 つくえ
结构
零 れい 部 ぶ 件 けん 较多、结构复杂
结构相 しょう 对简单
比 ひ 冲
较高,可 か 达450 s
较低,不 ふ 超 ちょう 过300 s
可 か 控 ひかえ 性 せい
可 か 以多次 じ 启动和 わ 脉冲工作 こうさく ,可 か 控 ひかえ 性 せい 好 このみ
很难调节推力 すいりょく 大小 だいしょう 和 わ 多 た 次 つぎ 启动,可 か 控 ひかえ 性 せい 差 さ
可 か 靠 もたれ 性 せい
较低
较高
使用 しよう 和 わ 维护
发射准 じゅん 备时间较长,维护使用 しよう 不便 ふべん
操作 そうさ 简单,维护方便 ほうべん
工作 こうさく 时间
较长
较短
质量比 ひ [l]
较低
较高
成本 なりもと
较高
较低
环境适应性 せい
较高
工作 こうさく 性能 せいのう 受外界 かい 环境温度 おんど (装 そう 药初温 あつし )影 かげ 响较大 だい
使用 しよう 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 作 さく 为动力 りょく 的 てき 联盟号 ごう 系列 けいれつ 运载火箭 かせん
液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 作 さく 为最为成熟 せいじゅく 的 てき 火箭 かせん 推进系 けい 统之一 いち ,具有 ぐゆう 较高的 てき 性能 せいのう 和 わ 许多独特 どくとく 的 てき 优点,应用广泛。目前 もくぜん 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 主要 しゅよう 被 ひ 用 よう 于运载火箭 かせん 、航 こう 天 てん 器 き 以及导弹 等 とう 方面 ほうめん :
液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 是 ぜ 运载火箭 かせん 常用 じょうよう 的 てき 发动机 つくえ 。运载火箭 かせん 的 てき 发动机 つくえ 包括 ほうかつ 助 じょ 推级、第 だい 一级和上面级发动机等。运载火箭 かせん 需要 じゅよう 一个或多个液体火箭发动机提供较大的推力。[10] :16-18
航 こう 天 てん 器 き 包括 ほうかつ 航 こう 天 てん 飞机 、人造 じんぞう 卫星 、空 そら 间探测器 、载人飞船 等 ひとし 。液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 可用 かよう 作 さく 航 こう 天 てん 器 き 的 てき 轨道机 つくえ 动系统和反作用 はんさよう 控 ひかえ 制 せい 系 けい 统。[10] :18-20
液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 是 ぜ 早期 そうき 地 ち 对地弹道导弹 常用 じょうよう 的 てき 推进系 けい 统,目前 もくぜん 仍用于一些国家 こっか 的 てき 远程弹道导弹 或 ある 洲 しま 际弹道 どう 导弹 。例 れい 如俄罗斯仍有使用 しよう 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 的 てき 潜 せん 射 しゃ 弹道导弹 ,中国 ちゅうごく 也有 やゆう 使用 しよう 液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 的 てき 弹道导弹。[10] :20
此外,液体 えきたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 还曾被 ひ 用作 ようさく 探 さがせ 空 そら 火箭 かせん 和 わ 飞机 的 てき 推进动力,以及飞机的 てき 喷气助 じょ 推起飞 系 けい 统等[10] :5-11 。
相關 そうかん 條目 じょうもく [ 编辑 ]
注 ちゅう 释[ 编辑 ]
^ 1927年 ねん ,秘 ひ 鲁科学 かがく 家 か 佩德罗·保 ほ 莱特 在 ざい 报纸上声 じょうせい 称 たたえ ,其早在 ざい 1895年 ねん 就开始 はじめ 进行液体 えきたい 燃料 ねんりょう 火箭 かせん 的 てき 设计与试验但 ただし 一直未公开发表,此说法 ほう 由 よし 于缺乏 けつぼう 实质性 せい 的 てき 证据而未获得普遍 ふへん 承 うけたまわ 认[10] :247 ,因 いん 此通常 つうじょう 认为第 だい 一枚液体燃料火箭是由戈达德发射的。
^ 在 ざい He 176飞机之 の 前 ぜん 已 やめ 出 で 现火箭 かせん 动力飞机,如Opel RAK.1飞机等 とう ,但 ただし 其使用 しよう 的 てき 是 ぜ 固体 こたい 火箭 かせん 发动机 つくえ 。
^ 57%的 てき 甲 きのえ 醇 あつし 、30%的 てき 联氨 和 わ 13%的 てき 水 みず 的 てき 混合 こんごう 物 ぶつ 。
^ 浓度为80%的 てき 过氧化 か 氢溶液 えき 。
^ 原名 げんめい 为美国 こく 星 ほし 际学会 がっかい (American Interplanetary Society),于1934年 ねん 更 さら 名 めい 为美国 こく 火箭 かせん 学会 がっかい 。
^ 洛 らく 克 かつ 达因最早 もはや 是 これ 北美 きたみ 航空 こうくう 公司 こうし 成立 せいりつ 的 てき 部 ぶ 门(1955-1967年 ねん );后 きさき 来 らい 分 ぶん 别成为北美 きたみ 罗克韦尔的 まと 部 ぶ 门(1967-1973年 ねん )、罗克韦尔国 こく 际 的 まと 部 ぶ 门(1973-1996年 ねん )和 わ 波 なみ 音 おん 公司 こうし 的 てき 部 ぶ 门(1996-2005年 ねん );2005年 ねん 被 ひ 卖给联合技 わざ 术公司 こうし 成立 せいりつ 普 ひろし 惠 めぐみ -洛 らく 克 かつ 达因公司 こうし ;2013年 ねん 被 かむ 金 きむ 库普集 しゅう 团收 おさむ 购,与 あずか 喷气飞机公司 こうし 合 あい 并为喷气飞机-洛 らく 克 かつ 达因 公司 こうし 。
^ 该发动机原本 げんぽん 是 ぜ 为纳瓦霍导弹 研 とぎ 制 せい 的 てき XLR43-NA-1发动机 つくえ ,后 きさき 来 き 被 ひ 红石导弹所 しょ 选用,亦 また 即 そく 为NAA 75-110发动机 つくえ [17] 。
^ ORM-65发动机 つくえ 只 ただ 是 ぜ 最初 さいしょ 被 ひ 用 よう 于RP-318的 てき 地面 じめん 试验;而由于爆炸和控 ひかえ 制 せい 系 けい 统问题,212巡航 じゅんこう 导弹在 ざい 1939年 ねん 不 ふ 再 さい 采 さい 用 よう ORM-65发动机 つくえ 。
^ 或 ある 者 もの 是 ぜ 4个氧化 か 剂喷嘴 くちばし [33] :106 ,则实际的氧化剂喷嘴 くちばし 数 すう 与 あずか 燃料 ねんりょう 喷嘴数 すう 之 の 比 ひ 为1。
^ 此外还有推力 すいりょく 室 しつ 抽气循环,从推力 りょく 室 しつ 中 ちゅう 靠 もたれ 近 きん 喷注器 き 截面处引出 で 的 てき 燃 もえ 气作为涡轮工质,但 ただし 其技术难度 ど 较大,技 わざ 术尚待 まち 进一 いち 步 ほ 发展,目前 もくぜん 仅在美国 びくに 的 てき J-2S火箭 かせん 发动机 つくえ 上 うえ 得 え 到 いた 应用[31] :29 。
^ 低 てい 频、中 ちゅう 频和高 だか 频之间并没 ぼつ 有 ゆう 一个明确的分界线[38] :192 。
^ 推进剂质量 りょう 与 あずか 发动机 つくえ 总质量 りょう 之 これ 比 ひ 。
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液体 えきたい 燃料 ねんりょう
美國 びくに
歐 おう 盟 めい
俄 にわか 羅 ら 斯
日本 にっぽん
中國 ちゅうごく
印度 いんど
液 えき 氧煤
油 ゆ 低溫 ていおん 常溫 じょうおん 混合 こんごう 推進 すいしん 劑 ざい (
RP-1 /
LOX )
美國 びくに
歐 おう 盟 めい
俄 にわか 羅 ら 斯
中国 ちゅうごく
液 えき 氧偏二 に 甲 かぶと 肼低溫 ていおん 常溫 じょうおん 混合 こんごう 推進 すいしん 劑 ざい
固體 こたい 燃料 ねんりょう
美国 びくに
日本 にっぽん
欧 おう 盟 めい
印度 いんど
中国 ちゅうごく
以色列 れつ