咱們單獨在旁邊搞個小燃燒室,然后從兩根主管道上分出一小部分氧化劑進來。
再在小燃燒室上加一個渦輪,用點燃小部分燃料生成的氣流推動。
渦輪連著同軸的兩個泵,兩個泵又分別位于兩根主管道內。
這樣一啟動,渦輪泵組合體就會全速泵出燃料和液氧。
這種結構的火箭發動機,就是所謂的“開放式循環發動機”。
好處是設計簡單,穩定性高,制造成本低。
缺陷是小燃燒室,也叫“燃氣發生器”內,因為不參與推進系統,有部分燃料被浪費了。
另外就是,在燃氣發生器內發生的燃燒,叫“富燃燃燒”,也就是燃料比氧多的燃燒,因此燃燒非常不充分,會產生大量廢氣。
這些含有未完全燃燒燃料的廢氣,會由一根排氣筒排到發動機外。
點燃的效果就是,主噴口呼呼冒火,排氣筒冒黑煙。
這也就是梅林發動機會漏油的根本性原因。
而之所以采用富燃燃燒,主要是因為完全燃燒溫度太高,高達兩三千度。
一般材料的渦輪別說扛,能直接被吹化了。
那為啥不換一種材料?
答曰:有,但不適合造渦輪,否則轉速上不去。
所以你看,這就是個水多了加面,面多了摻水的循環,最后都是要看怎么找到一個平衡點才好。
雖然開放式循環發動機非常穩定,但火箭這種高端貨,還是要追求下極致效率。
如果有辦法,把沒有完全燃燒的富燃氣體接回主燃燒室內,效率是不是就又提高了?
答案自然是可以的,但有個問題。
開放式循環發動機的燃料,主要是煤油。
這玩意不完全燃燒,會產生結焦顆粒,很容易堵住噴口。
然后就是,轟隆!
秒變大炮仗。
而如果讓煤油燃料富氧燃燒,渦輪又扛不住。
大老蘇曾經想過辦法,用超高耐熱合金,硬扛高溫,但事實證明效果不咋地。
所以想要改進成封閉式循環,就得換燃料。
于是乎,采用液氫液氧的封閉式循環發動機,應運而生。
nasa大名鼎鼎的rs-25發動機就是這種結構,學名叫“分級燃燒循環液氫液氧發動機”。
早期老米的航天飛機用的就是這種發動機。
rs-25有兩個小燃燒室,驅動不同功率的渦輪泵,分別抽取液氫和液氧。
但因為全都采用富燃,工作環境堪憂,渦輪性能幾乎被壓縮到了極致。
這就是它不適合作為可回收火箭發動機的原因,因為就算能回收,這倆渦輪機組也廢廢了,維護與更換成本太高了。
另外,氫的密度太低,有可能從細小的縫隙中泄漏出去。
一旦富燃的氫通過渦輪機的泵軸,泄漏到了液氧中,結局只能又是一片燦爛的煙火。
為此,科學家和工程師們,不得不設計一個復雜的密封裝置。
所以即便rs-25有著非常高的燃燒效率,但距離極致還有一定差距。