塞式噴管

如果說三維設計在RS-68的研製中對降低成本起了重要作用，那麼它在XRS-2200氣塞式發動機的設計中則是必不可少的。這種發動機結構緊湊，與傳統火箭發動機的構造有很大區別，可以說沒有三維模化是難以研製出可供飛行使用的低成本氣塞式發動機的。

與普通火箭發動機不同，X-33所用的氣塞式發動機呈V字型布局，渦輪泵要成組安裝於V型體的空心部分。在普通火箭發動機中，渦輪泵是向一個或兩個帶鐘形噴管的大燃燒室供應燃料，而X-33 上的渦輪泵要把推進劑送到沿氣塞斜面的頂邊緣安裝的邪推力元”燃燒室內（圖3）。X-33採用雙氣塞式發動機配置，兩個相鄰斜面的每側有20個推力元，每個推力元可產生55.6千牛的推力，這樣整個X-33火箭就可以產生約2223千牛的推力。

在普通發動機的鐘形噴管中，高溫燃氣是沿噴管內表面膨脹，而氣塞式發動機利用氣塞斜面在一側限制排氣流，另一側則實際上是由開放大氣的流動來限制。這使得這種發動機比鐘形噴管發動機緊湊得多，與箭體結構的整體性也好得多，而且在各種飛行高度上都能以最佳膨脹比工作，大大提高了工作效率。另外，由於這種發動機有多個推力元，可由計算機和宇航電子設備控制改變流量，因此不必使用非常笨重的機械轉向機構就可完成多軸方向控制。

當然，氣塞式發動機在設計上也有一些難點，如兩個相鄰斜面在某一給定時刻有可能正在以不同的推力和溫度水平工作，因此冷卻問題不好解決等。今年將進行的試驗的一個重要目標就是要對斜面的冷卻性能進行評估。氣塞斜面由一種銅鋁合金製成。與SSME一樣，X-33的氣塞式發動機也將通過讓液氫燃料在斜面內的冷卻管中流動來實現冷卻。用於冷卻后液氫將進入推力元進行燃燒。不過，在SSME上，各冷卻管是單獨銑在噴管襯內，而在氣塞式發動機上，它們是作為一個一體式冷卻套鑄出來的。

X-33的氣塞式發動機所用的渦輪泵都是近30年前製造的設備。它們是從供土星5火箭第二和第三級使用的J-2氫氧發動機上取下來的。美國取消登月計劃后，這些渦輪泵被存到庫中。洛克達因公司的技術人員發現這些泵還完好無損，並決定在X-33上使用它們，以節省費用。