火箭燃烧室与喷注盘
在火箭发动机内部,推进剂被喷成细雾、在极高的压力下燃烧,并被冷却以免金属熔化。跟着燃料与氧化剂从两个集管进入燃烧室、再经喷管喷出的每一步。
在火箭发动机内部,推进剂被喷成细雾、在极高的压力下燃烧,并被冷却以免金属熔化。跟着燃料与氧化剂从两个集管进入燃烧室、再经喷管喷出的每一步。
燃烧室是液体火箭发动机的心脏,是一台让燃料与氧化剂相遇、点火、燃烧的压力容器。它产生的燃气温度高达数千度,压力远高于给它供料的贮箱。顶部是喷注盘,下方燃气经过喉部与喷管不断加速。
从外面看,燃烧室只是一个接着管路的金属壳体。真正关键的事——推进剂如何铺展、喷注、混合、燃烧和冷却——全都发生在内部,因此把它剖开是看清各部件如何配合的最直观方式。
燃料与氧化剂从涡轮泵送来,在喷注盘上方的两个独立集管里等待。它们必须分开,因为一接触就会反应,只有进入燃烧室内部才相遇。
喷注盘是一块钻有许多小孔的厚圆盘。它把每股流动变成细密的射流喷雾,让燃料与氧化剂尽可能充分地混合,从而获得干净、高效的燃烧。
喷入的推进剂点火燃烧,释放热量并使压力升到远高于贮箱的水平。燃烧室用耐热金属制成,以容纳这股燃气。
燃烧的燃气足以熔化普通金属,因此低温推进剂在燃烧之前先流经沿壁面的狭窄通道。它吸收并带走热量——这就是再生冷却。
燃气挤过狭窄的喉部并达到音速。过了喉部,通道变宽,燃气继续膨胀、加速到超音速,以高速排气离开发动机,从而产生推力。
它把两股推进剂变成许多细密射流的喷雾。喷雾越细、越均匀,燃料与氧化剂混合得越好,燃烧也就越干净、越高温。
因为它们一接触就会反应。把它们分开直到喷注盘,才能安全地储存和控制发动机,只有进入燃烧室内部它们才相遇并燃烧。
靠再生冷却。推进剂在燃烧之前先流经壁面内的冷却通道,把热量带走,使金属温度保持在熔点以下。
它是通道的最小截面。把燃气挤过这个最窄点会让流速升到音速,正是这一条件让逐渐变宽的喷管能够把它继续加速到超音速。
不是。过了喉部之后,变宽的通道会让燃气加速而不是减速。正是这种膨胀把高温高压燃气变成高速排气,而高速排气就是推力。