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什么是液体火箭发动机?

2011-11-16 23:20| 发布者: 站长| 查看: 2495| 评论: 0|来自: 航空航天港

摘要: 本文主要介绍液体火箭发动机的基本原理。
  液体火箭发动机主要由推力室、涡轮泵、燃气发生器(或预燃室)、火药启动器和各种阀门、调节器、管路等组成。推进剂在推力室内的燃烧过程和膨胀过程非常复杂,因此对推力室内工作过程的分析非常困难。另外,在推力室的研制过程中必须解决燃烧的不稳定性问题。拉瓦尔式喷管是推力室的重要组成部分,喷管内型面的设计要在尽可能小的尺寸和结构重量下,使喷管内高温,高压燃气的流动过程接近于理想过程,能量损失最少而效率高。因此,对喷管构型的研究、流场性能的分析以及结构设计上的创新是推力室设计研制的重要课题。
  涡轮泵是由气体涡轮、燃料泵和氧化剂泵等组成,其功用是由涡轮带动泵,将来自贮箱的推进剂的压力由几百千帕提高到几万千帕,然后再送入发动机推力室。涡轮泵结构复杂、工作条件苛刻、压头高,因此,设计效率高的涡轮泵也是发动机研制中的关键。
  液体火箭发动机的主要性能参数有推力、比冲和混合比。
  推力是衡量火箭发动机工作能力大小的一个参数。发动机的推力随着火箭的上升、周围大气压力的下降而不断增大,因此表示同一台发动机推力有三种方式,即海平面推力(大气压力为101千帕、温度为15℃时的推力)、地面推力(在地面试车台上测到的推力或按地面所处的环境压力和温度换算得到的推力)和真空推力(在大气压力为0的条件下的推力)。
  比冲是指单位推进剂流量产生的推力。比冲高,既表示推进剂能量高,又表示发动机效率高,它是两者结合的结果。因此,比冲的高低是衡量发动机性能一个重要参数。同推力的表示方式一样,比冲亦有海平面比冲、地面比冲和真空比冲之分。
  混合比是指发动机氧化剂质量流量与燃烧剂质量流量之比。混合比是通过发动机试车实际测量得到的,而混合比偏差则是通过对状态一样的发动机多次性能试车获得的统计数据进行计算分析得到的。混合比偏差大,运载火箭所装推进剂的安全余量要留得多,这将直接影响运载火箭的运载能力。因此,减小发动机的混合比偏差也是提高运载火箭运载能力的有效途径之一。

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