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分級燃燒循環（staged combustion cycle）也叫高壓補燃循環，是雙元液體火箭發動機的動力循環的一種。[1]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。
分級燃燒循環的主要優勢是所有燃氣和熱量都通過燃燒室排除，基本沒有損失。因此這種循環也常稱為「閉式循環」。而開式循環產生的廢氣直接排放，因而效率有所損失。
分級燃燒循環帶來的另一個重要優點就是能承受非常高的燃燒室壓力，這致使更大膨脹比的噴嘴可以用在發動機上。而主要缺點就是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。
分級燃燒循環發動機相對其他形式循環是最難設計的，它的一種簡化版本就是燃氣發生器循環。
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。
RS-25採用的也是這種循環。
全流量分級燃燒循環（Full flow staged combustion，FFSC）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。蘇聯曾率先研製過採用該類型循環的火箭發動機「RD-270」，而目前採用該類型循環的發動機是正在研製的集成動力驗證器和已經研製成功的猛禽火箭發動機。
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