火箭发动机

火箭发动机是一种通过将气体从喷嘴中高速推出而产生力量的装置。火箭发动机在非常高的压力和温度下燃烧化学品,如石油液氧,将化学能量转化为运动。在某些情况下(如美国国家航空航天局的火箭),产生的力可以超过1,000,000磅力(4,400,000牛顿)。

一根花园水管显示了移动的液体如何能够产生一个力。当水管转起来的时候,除非保持不动,否则水管会蜿蜒曲折。流出的水在软管上产生了一个力,就像火箭发动机的气体对火箭发动机的推动一样。

正在测试的RS-68。Zoom
正在测试的RS-68。

液体、固体和混合体

有些火箭发动机燃烧液体燃料,有些则燃烧固体燃料。固体燃料火箭发动机有时被称为 "火箭发动机"。

液体燃料火箭发动机通常需要复杂的泵和阀门,以适当地将液体从燃料箱转移(和加压)到实际的发动机中。这些机器必须在极端的温度和压力下工作。液态氧非常冷(-223˚C),而发动机非常热(3000˚C),而且压力往往比正常气压高几百倍。由于这些条件,液体燃料火箭发动机通常非常复杂,需要非常特殊的材料(金属陶瓷等)。

固体燃料火箭发动机的燃料(称为推进剂)是一种氧化剂和燃料的固体混合物。氧化剂支持燃料的燃烧,就像氧气支持燃烧一样。常见的氧化剂是粉末状的高氯酸铵,而常见的燃料是粉末状的金属铝。这两种粉末被称为粘合剂的第三种成分粘在一起。粘合剂是一种橡胶状固体,也可以作为燃料燃烧。这个简单的想法使固体火箭发动机更便宜,但它们不能被关闭或控制,而且比液体火箭发动机更容易爆炸。固体火箭提供的比冲力也较小,因此必须更重才能发射相同的有效载荷。

军事导弹通常使用固体火箭,因为它们可以保持多年的准备。许多卫星发射器在启动时使用固体火箭助推器,但在大部分飞行过程中使用液体火箭。

混合火箭发动机结合了这两种想法。两种推进剂是不同的物质状态,通常有液体氧化剂和固体燃料。它们使用得不多,但可能比固体火箭发动机或液体火箭发动机更安全

 

液体火箭发动机规格

 

RL-10

HM7B

文奇

KVD-1

CE-7.5

CE-20

YF-75

YF-75D

RD-0146

ES-702

ES-1001

LE-5

LE-5A

LE-5B

原产国

美国

法国

法国

苏联

印度

印度

中国

中国

俄罗斯

日本

日本

日本

日本

日本

循环

扩展器

燃气发电机组

扩展器

阶段性燃烧

阶段性燃烧

燃气发电机组

燃气发电机组

扩展器

扩展器

燃气发电机组

燃气发电机组

燃气发电机组

膨胀器放气循环
(喷嘴扩张器)

膨胀机放气循环
(腔室扩张器)。

推力(真空)。

66.7千牛(15,000磅)。

62.7 kN

180 kN

69.6 kN

73 kN

200 kN

78.45 kN

88.26千牛

98.1 kN (22,054 lbf)

68.6kN (7.0 tf)

98kN (10.0 tf)

102.9kN (10.5 tf)

r121.5kN (12.4 tf)

137.2kN (14 tf)

混合比例

5.2

6.0

5.2

6.0

5.5

5

5

喷嘴比例

40

100

80

80

40

40

140

130

110

Isp (vac.)

433

444.2

465

462

454

443

438

442

463

425

425

450

452

447

箱体压力:MPa

2.35

3.5

6.1

5.6

5.8

6.0

3.68

7.74

2.45

3.51

3.65

3.98

3.58

LH2 TP rpm

125,000

41,000

46,310

50,000

51,000

52,000

LOX TP rpm

16,680

21,080

16,000

17,000

18,000

长度m

1.73

1.8

2.2~4.2

2.14

2.14

2.8

2.2

2.68

2.69

2.79

干重公斤

135

165

280

282

435

558

550

242

255.8

259.4

255

248

285


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