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分级燃烧循环

指数 分级燃烧循环

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。.

目录

  1. 13 关系: 德国，燃气发生器循环，过氧化氢，航天飞机主发动机，膨胀循环，集成动力验证器，N1运载火箭，NK-33火箭发动机，RD-180火箭发动机，比冲，洛克希德·马丁，挤压循环，擎天神三号。

  2. 火箭发动机
  3. 火箭推进
  4. 热力学循环
  5. 燃烧
  6. 航天器推进

德国

德意志联邦共和国（Bundesrepublik Deutschland／），简称德国（Deutschland），是位於中西歐的联邦议会共和制国家，由16个-zh-hans:联邦州; zh-hant:邦;-组成，首都与最大城市为柏林。其国土面积约35.7万平方公里，南北距离为876公里，东西相距640公里，从北部的北海与波罗的海延伸至南部的阿尔卑斯山。气候温和，季节分明。德国人口约8,180万，为欧洲联盟中人口最多的国家，也是世界第二大移民目的地，仅次于美国。 在50万年前的舊石器時代晚期，海德堡人及其後代尼安德特人生活在今德國中部。自古典時代以來各日耳曼部族開始定居於今日德國的北部地區。公元1世紀時，有羅馬人著作的關於“日耳曼尼亞”的歷史記載。在公元4到7世紀的民族遷徙期，日耳曼部族逐漸向歐洲南部擴張。自公元10世紀起，德意志領土組成神聖羅馬帝國的核心部分。16世紀時，德意志北部地區成為宗教改革中心。在神聖羅馬帝國滅亡後，萊茵邦聯和日耳曼邦聯先後建立，1871年，在普魯士王國主導之下，多數德意志邦國統一成為德意志帝國，「德意志」開始做為國名使用。在第一次世界大戰和1918-1919年德國革命後，德意志帝國解體，議會制的威瑪共和國取而代之。1933年納粹黨獲取政權並建立獨裁統治，最終導致第二次世界大戰及系統性種族滅絕的發生。在戰敗並經歷同盟國軍事佔領後，德國分裂为德意志聯邦共和國（西德）和德意志民主共和國（東德）。在1990年10月3日重新統一成為現在的德國。国家元首为联邦总统，政府首脑則为联邦总理。 德國是世界大國之一，其國内生產總值以國際匯率計居世界第四，以購買力評價計居世界第五。其諸多工業工程和科技部門位居世界前列，例如全球馳名的德國車廠、精密部件等，為世界第三大出口國。德國為發達國家，生活水平居世界前列。德國人也以熱愛大自然聞名，都市綠化率極高，也是歐洲再生能源大國，是可持續發展經濟的樣板，除了強調環境保護與自然生態保育，在人為飼養活體的態度十分嚴謹，不但獲得大量外匯和資訊優勢，其動物保護法律管束、生命教育水準也是首屈一指的，在高等教育方面並提供免費大學教育，並具備完善的社會保障制度和醫療體系，催生出拜爾等大藥廠。 德国为1993年欧洲联盟的创始成员国之一，为申根区一部分，并于1999年推动欧元区的建立。德国亦为联合国、北大西洋公约组织、八国集团、20国集团及经济合作与发展组织成员。其军事开支总额居世界第九。 德語是歐盟境内使用人數最多的母語。德國文化的豐富層次和對世界的影響表現在其建築和美術、音樂、哲學以及電影等等。德國的文化遺產主要以老城為代表。另外國家公園和自然公園共計有上百處。.

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燃气发生器循环

燃气发生器循环，（Gas-generator cycle）也叫开式循环，是双元液体推进剂火箭发动机的动力循环的一种。一小部分推进剂在燃气发生器中燃烧，产生燃气推动发动机的涡轮泵。 相比与之相似的分级燃烧循环，燃气发生器循环有诸多优点。燃气循环的涡轮不必应付向燃烧室排放废气时的反压力，因而涡轮机能的工作效率更高，提供给燃料的压力也更大，由此增加发动机的比冲。还有一个优点是燃气循环的涡轮机寿命更长更可靠。一些可重用运载器使用这种动力循环有很大优势。 这种循环的主要劣势就在于效率的损失。由于要用一部分燃料来驱动涡轮，废气直接排除，因此在净效率上，它反而不如同等级的分级燃烧循环。.

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过氧化氢

过氧化氢，分子式H2O2，是除水外的另一种氢的氧化物。粘性比水稍微高，化学性质不稳定，一般以30%或60%的水溶液形式存放，其水溶液俗称双氧水。过氧化氢有很强的氧化性，且具弱酸性。.

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航天飞机主发动机

航天飞机主引擎（Space Shuttle Main Engine，SSME，以下简称“主发动机”）是普惠公司的洛克达因分部为航天飞机设计的主发动机，在公司内部也称为 RS-25。SSME是西方世界第一种实用化的階段燃烧火箭发动机，也是目前世界最大的階段燃烧液態氢氧发动机.

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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。.

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集成动力验证器

集成动力验证器（Integrated powerhead demonstrator，简写IPD）是美国空军的一项正在实施的工程，由NASA和空军实验室支持。该工程旨在利用全流量分级燃烧循环（FFSCC）制造新型火箭发动机。该工程的总承包商是洛克达因公司和Aerojet。 主要的设计目标是要充分利用FFSCC来设计一台高寿命可重复使用的高性能且可靠的发动机。涡轮机将使用静压轴承代替传统的滚珠轴承。 2006年7月19日，洛克达因宣布验证机已经能达到设计功率。 据NASA的计划，IPD是集成高回报火箭推进技术计划（Integrated High Payoff Rocket Propulsion Technology Program）的第一步，目的在验证是现在的发动机推力水平加倍的新技术。2007年，諾斯洛普·格魯門公司宣布他们与空军实验室签订了研发新型涡轮泵的协议。这种液氢涡轮泵将用在新发动机上。.

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N1运载火箭

N1运载火箭是苏联研发的用来将苏联宇航员送到月球的火箭，也被西方人称为 G-1e 或 SL-15 。N1就是俄语носитель（运载器）的缩写。N1运载火箭研发工作比土星五号晚，不仅资金短缺、未经测试，而且四次发射试验都失败了，于是苏联在1976年正式取消了这项工程。.

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NK-33火箭发动机

NK-33和NK-43是苏联60年末70年代初由库兹涅佐夫设计局设计制造的火箭发动机。用于登月火箭N1。NK-33的推重比是当前比冲最高的火箭发动机之一。 NK-43与NK-33类似，但是用于上面级的。它喷嘴较长，在高空空气稀薄的环境下工作效率较高。其产生的推力和比冲更大，但也更长更重。.

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RD-180火箭发动机

RD-180是俄罗斯的一款双燃烧室双喷嘴的火箭发动机，由RD-170系列衍生而来。与RD-170相同，RD-180也是共用涡轮泵。RD-180的使用权已被通用动力公司航天部门取得（后来易手给洛克马丁），主要是90年代时用来开发改进型一次性运载火箭（EELV）和阿特拉斯运载火箭。考虑到这些火箭既要满足军用，又要用于商业发射，因此普惠公司也加入发动机合作项目。发动机的生产全部在俄罗斯进行，而负责出售的是发动机生产商动力机械科研生产联合体（NPO Energomash）和普惠公司组成的合资公司。 RD-180以煤油和液氧为推进剂，使用高压分级燃烧循环。RD-180继承了先驱RD-170的富氧预燃室设计，使发动机效率更高。喷嘴的活动由四个液压缸支持。 RD-180首先被使用在阿特拉斯IIA-R火箭上，也就是阿特拉斯IIA加字母R。（R代表俄罗斯，因为火箭采用了俄罗斯的主发动机）这款火箭后来被命名为阿特拉斯三号。另有项目在研究是否可以将这款发动机用于阿特拉斯五号的公共助推核心。 当初洛克马丁用来做结构测试和频率响应测试的那台RD-180陈列在第23届G8峰会美国总统克林顿和俄罗斯总统叶利钦会晤的地方。.

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比冲

比衝或比衝量(specific impulse)是對一個推進系統的燃燒效率的描述。比衝的定义为：火箭发动机单位重量推进剂产生的冲量，或单位重量（重力）流量的推进剂产生的推力。比冲的单位为米/秒（m/s）或牛·秒/千克（N·s/kg）（考慮单位質量流量的推进剂），工程上會考慮单位重量流量的推进剂。比冲的單位习惯使用秒（s），可以理解为1kg的物质产生1kg力的推力，可以持续的时间（秒数）。比衝越高代表效率越好，亦即可以用相同質量的燃料產生更多的動量。.

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洛克希德·马丁

洛克希德·马丁（Lockheed Martin，))是一家美国航空--製造廠商，1995年由洛克希德公司與马丁·玛丽埃塔公司共同合并而成。 洛克希德·馬丁以開發、製造軍用飛機聞名世界，旗下產品皆被諸多國家所採用。目前洛克希德·马丁的总部位于马里兰州蒙哥马利县的贝塞斯达。 洛克希德·馬丁以營業總額而言，為全世界最大的國防工業承包商。至2009年，洛克希德·馬丁74%的營業額來源為美國國防部、以及其他美國聯邦機關和其他國家的軍方。.

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挤压循环

挤压循环（pressure-fed cycle）是液體火箭发动机动力循环的一种形式。推进剂受高压气体挤压，进入燃烧室。 挤压循环的优点就是避开了结构复杂的涡轮机，泵和输送管道。因为使用挤压循环可以大幅降低发动机成本和复杂度。其缺点就是产生的压力不够高，因而发动机效率不高。 美国的太空船常采用这种循环，如阿波罗飞船的服务舱发动机，登月舱发动机及其姿态控制发动机。.

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擎天神三号

#重定向 擎天神3號運載火箭.

查看 分级燃烧循环和擎天神三号

另见

火箭发动机

火箭推进

热力学循环

燃烧

航天器推进

亦称为 全流量分级燃烧循环，高压补燃发动机。