(*省流:要搞采用甲烷燃料的全流量分级燃烧循环发动机) 把制定第一版“蔚蓝贡献制度”的工作扔给小萌,邱睿继续研究起了火箭发动机图纸。 在张俊峰他们的带领下,蚱蜢火箭上的那台梅林1A型发动机的测绘工作已经完成。 刚好有了这阵子的缓冲,邱睿也吸收掉了脑海中的相关知识,算是在火箭发动机方面有了点水平。 因此再看这套图纸时,说实话,他已经有些看不上这种开放循环的发动机了。 并产生了一点,想要大刀阔斧改变设计的冲动。 在介绍邱睿的想法前,先简单聊聊火箭发动机的工作原理。 火箭是干嘛的? 说白了,就是带着人或货物上天的玩意。 它不像飞机,能靠气动性布局,让空气把自己抬起来。 这玩意本质上,是自己把自己抬起来的,肯定比飞机要费劲多了。 而地心引力到底有多难摆脱? 这么说吧,一枚火箭,90%的重量都在推进剂上。 迄今为止,唯一把人送到月球上的阿波罗计划中,土星五号火箭的起飞重量3000吨,有效载荷只有45吨。 尤其是一级火箭,2290吨里,有2160吨都是液氧煤油,燃料占比高达94.32%,摆脱地心引力的难度可见一斑。 所以火箭想上天,唯一的办法就是在一瞬间,喷出更多的推进剂。 发动机喷的越多、越快,也就越好。 当然,火箭太重了,光喷不行,还得点燃这些推进剂,让气体进一步膨胀才能获得最大推力。 那想要燃烧,光有燃料可不够,还需要大量的氧气。 飞机和汽车发动机需要的氧气,可以通过撞风获得,但火箭不行。 这玩意太能喷了,燃料密度又太大,靠撞风捕获的那点儿氧气根本不够用。 因此火箭就必须自己携带“氧气”,也就是氧化剂。 最常见的氧化剂是液态氧,其他的还有诸如四氧化二氮以及双氧水啥的。 至此,火箭的结构就很清晰了,一个燃料罐,一个氧化剂罐,通过两根管子连接到燃烧室。 然后点燃,芜湖起飞。 是不是看着挺简单的? 问题:我他妈来啦! 刚刚说过,推进剂不仅要喷的快,量还要足够大。 想让火箭成功上天,光靠推进剂自己释放可不行。 于是科学家们想到了两种解决办法。 一种是给推进剂罐子加压,让里面的液态燃料与氧化剂,能更快的输送到燃烧室里去。 但这么做有一个弊端,那就是加压会使风险变大,因此罐子必须加厚,不然容易压爆了。 而罐子厚了,重量也就上来了,所以得不偿失,pass! 另一种方法,就是给推进剂输送管加个泵,让它快点儿往外抽燃料。 这个泵的动力从哪来呢? 聪明的科学家一拍大腿,这不是有燃料和氧化剂嘛! 咱们单独在旁边搞个小燃烧室,然后从两根主管道上分出一小部分氧化剂进来。 再在小燃烧室上加一个涡轮,用点燃小部分燃料生成的气流推动。 涡轮连着同轴的两个泵,两个泵又分别位于两根主管道内。 这样一启动,涡轮泵组合体就会全速泵出燃料和液氧。 这种结构的火箭发动机,就是所谓的“开放式循环发动机”。 好处是设计简单,稳定性高,制造成本低。 缺陷是小燃烧室,也叫“燃气发生器”内,因为不参与推进系统,有部分燃料被浪费了。 另外就是,在燃气发生器内发生的燃烧,叫“富燃燃烧”,也就是燃料比氧多的燃烧,因此燃烧非常不充分,会产生大量废气。 这些含有未完全燃烧燃料的废气,会由一根排气筒排到发动机外。 点燃的效果就是,主喷口呼呼冒火,排气筒冒黑烟。 这也就是梅林发动机会漏油的根本性原因。 而之所以采用富燃燃烧,主要是因为完全燃烧温度太高,高达两三千度。 一般材料的涡轮别说扛,能直接被吹化了。 那为啥不换一种材料? 答曰:有,但不适合造涡轮,否则转速上不去。 所以你看,这就是个水多了加面,面多了掺水的循环,最后都是要看怎么找到一个平衡点才好。 虽然开放式循环发动机非常稳定,但火箭这种高端货,还是要追求下极致效率。 如果有办法,把没有完全燃烧的富燃气体接回主燃烧室内,效率是不是就又提高了? 答案自然是可以的,但有个问题。 开放式循环发动机的燃料,主要是煤油。 这玩意不完全燃烧,会产生结焦颗粒,很容易堵住喷口。 然后就是,轰隆! 秒变大炮仗。 而如果让煤油燃料富氧燃烧,涡轮又扛不住。 大老苏曾经想过办法,用超高耐热合金,硬扛高温,但事实证明效果不咋地。 所以想要改进成封闭式循环,就得换燃料。小主,这个章节后面还有哦,请点击下一页继续阅读,后面更精彩!