第303章 欲善火箭事，先利发动机（1 / 2）

（*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？