动力系统以发动机为核心,包括推进剂储箱、推进剂输送系统,喷注系统和推力室。本质上和汽车(油箱-油路-燃油喷嘴-燃烧室-曲柄连杆)没什么区别
相比于其他系统,发动机的推进剂输送和循环方式更为大家津津乐道。不同的循环方式各有优劣,高压补燃循环技术复杂、门槛高、推力大、燃料利用率高,是当今世界最先进的循环方式。而挤压循环尽管推力有限,却胜在简单可靠。我们在《从“梅林”到“猛禽”:“液氧甲烷” “全流量分级循环”,星级火箭发动机的中级选择?(上)》和《从“梅林”到“猛禽”:“液氧甲烷” “全流量分级循环”,星级火箭发动机的终级选择?(下)》中简单介绍了这几种循环方式。在这里,不再赘述
不同的循环方式造就了不同的航天器。不同功能的航天器会采用不同的循环方式。这是一个双向选择,没有优劣
喷注系统-液体火箭发动机的咽喉
火箭发动机工作过程中,推进剂并非从各自管路内喷出直接混合。
推进剂的归宿是燃烧,而燃烧有分很多种。按照燃料所处的物理状态,燃烧可以分为液面燃烧、雾化燃烧和预蒸发燃烧。
在液面燃烧中,液面附近燃料首先蒸发(扩散),在液面附近形成一个燃料气体层,蒸发的燃料在这个气体层中开始燃烧形成火焰。由于液体蒸发时间较长,因而液面燃烧时间尺度很大,这就非常容易导致燃烧不完全。