分級燃燒循環
火箭發動機的動力循環之一
分級燃燒循環(staged combustion cycle)也叫高壓補燃循環,是雙元液體推進劑火箭發動機的動力循環的一種。一部分燃料在預燃室燃燒產生高溫燃氣推動發動機的渦輪和泵。隨後廢氣和推進劑一起注入燃燒室。
級燃燒循環優勢燃熱量燃燒室排除,基損。循環稱“閉式循環”。式循環產廢排,效率損。
級燃燒循環另優承非燃燒室壓,致膨脹噴嘴。缺渦輪機的工作環境苛刻,需要添加許多額外的導管來輸送高溫燃氣,還必須設計很複雜的反饋控制系統。
級燃燒循環形式循環設計,簡化版燃器循環。
分級燃燒循環最初是阿列克謝· 伊薩耶夫(Aleksei Mihailovich Isaev)在1949年提出的,由前蘇聯工程師格魯什科(Valentin Glushko)設計製造。第一台採用分級燃燒循環的發動機就是NK-33,N1火箭的第一級就安裝了30台這樣的發動機。1963年,另一台採用這種循環的發動機RD 253開始製造並於1965年安裝在了質子火箭上。洛克馬丁公司向俄羅斯購買的RD-180用於擎天神三號和擎天神五號的發動機也採用這種循環。
在西方,首台實驗室分級燃燒發動機是由德國工程師路德維希·伯爾科(Ludwig Boelkow)於1963年製造的。
50年代,英國開發的伽馬火箭發動機採取的是一種閉式循環,但不是分級燃燒循環。氧化劑過氧化氫先分解成氧氣來驅動渦輪機,然後和燃料煤油一起進入燃燒室燃燒。太空梭主發動機採用的也是這種循環。
全流量分級燃燒循環(Full flow staged combustion,FFSCC)是分級燃燒循環的另一種版本,氧化劑和燃料分別由各自的動力渦輪機供壓,部分推進劑通過管道互相交換,分別燃燒驅動渦輪機。
這種設計下,渦輪機的工作溫度更低,因而發動機的壽命得到延長,效率也更高。而且燃燒室的壓力可以更大,支持更大的比沖。目前這種採用循環的發動機是正在研製的集成動力驗證器。
• 膨脹循環
• 燃氣發生器循環
• 擠壓循環