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膨脹循環(Expander cycle)是雙元液體推進劑火箭發動機的一種動力循環,能提高燃料供給的效率。
此條目需要擴充。 (2016年11月5日) |
在膨脹循環中,燃料燃燒前通常被主燃燒室的餘熱加熱。當液態燃料通過在燃燒室壁裏的冷卻通道時,相變成氣態。氣態燃料產生的氣壓差推動渦輪泵轉動。從而使推進劑高速進入推力室燃燒產生推力。
鐘罩形的發動機由於沒有足夠的噴嘴面積來加熱燃料來驅動渦輪機,因此單純的膨脹循環發動機的推力最多300KN。更高的推力級可以靠燃料分流來達到,一部分燃料被分流到渦輪機和推力室的冷卻通道,最後一起注入主燃燒室。瓦形發動機由於廢氣緊貼室壁,因此傳熱效率更高,可以產生更大的推力。兩種類型的發動機都必須使用低溫燃料,例如液氫、甲烷、丙烷等,這些燃料可以輕易達到沸點。
有些膨脹循環發動機使用燃氣發生器來啟動渦輪機,直到燃燒室和噴管加熱的燃料產生的壓力能獨自啟動渦輪機。
這種工作循環是傳統膨脹循環的改進。排放循環中,只有一小部分推進劑用來驅動渦輪並拋棄,並沒有注入燃燒室。排出渦輪廢氣使通過渦輪的氣壓降最大化,從而提高了渦輪泵的輸出功率,其理論最大推力為2000kN。但犧牲了發動機推力及效率。使用此種循環的有日本的LE-5A/B,據說性能較傳統膨脹循環更優。此外日本的LE-9是世界上第一台膨脹排放循環高推力發動機,其推力達到1471kN。
相對其他設計,膨脹循環有如下優點:
膨脹循環發動機已經被用於:
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