超级军网火箭发动机全流量分级燃烧跟高压补燃循环有什么分别
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/05/02 08:09:47
补燃就是分级燃烧的另一种说法，全流量分级燃烧就是所有推进剂都预燃的，以便和现有部分推进剂预燃的分级燃烧区分开来
先说高压补燃循环就是分级燃烧循环。国际上貌似没有高压补燃循环这个专有名词，我们自己也把高压补燃循和分级燃烧循环的英文都翻译成Staged combustion cycle.
全流量分级燃烧循环翻译成Full-flow staged combustion cycle.
分级燃烧循环是指有两次燃烧，先在燃气发生器（就是预燃室）预先燃烧一次，此次燃烧由于混合比（氧化剂比还原剂的比值）严重偏离完全燃烧的比值，所以此次燃烧产生的燃气含有相当多的未反应气体。这种未反应的气体如果是燃料（就是还原剂），那么就是富燃燃烧，生成的燃气是富燃燃气；这种未反应的气体如果是氧化剂，那么就是富氧燃烧，生成的燃气是富氧燃气。
所以，在预燃室中可以存在两种燃烧方式，分别是富燃燃烧和富氧燃烧，注意这一点。
一般的分级燃烧循环，其预燃室只存在一种燃烧方式，或者是富燃燃烧，或者是富氧燃烧，一般它只有一个预燃室，但也有例外，比如航天飞机的主发动机，就有两个富燃预燃室。
全流量分级燃烧循环，这两种燃烧方式都存在，所以它至少有两个预燃室，一个是富燃预燃室，一个是富氧预燃室。
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看下图，这是一个简单的富燃燃烧的分级燃烧循环。
燃料通过燃料泵的加压，先进入燃烧室和喷嘴上的管道，给燃烧室和喷嘴降温，然后全部进入预燃室，和预燃室中的氧气混合燃烧，产生的高压富燃燃气推动涡轮，进而带动燃料泵和氧气泵做功，再进入燃烧室。
氧气通过氧气泵的加压，在控制阀的分流下，一少部分进入预燃室，一大部分直接进入燃烧室。
看下图，这是全流量分级燃烧循环。涡轮泵附近那两个粉红色的部位，表示两个预燃室。
燃料通过燃料泵的加压，先进入燃烧室和喷嘴上的管道，给燃烧室和喷嘴降温，然后在控制阀的分流下，分出了一大部分和一少部分两路，一大部分的燃料进入富燃预燃室，然后与一小部分的氧气燃烧，产生富燃燃气，推动涡轮进而带动燃料泵做功，然后进入燃烧室。一少部分的燃料进入富氧预燃室，然后与一大部分的氧气燃烧，产生富氧燃气，推动涡轮进而带动氧气泵做功，然后进入燃烧室。
氧气通过氧气泵的加压，在控制阀的分流下，分出了一大部分和一少部分两路，然后与相应的燃料在相应的预燃室燃烧，最后进入主燃烧室。
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在安全上讲：
全流量分级燃烧循环一个的优势是富燃燃气推动燃料泵的涡轮进而带动燃料泵的泵做功，富燃燃气的成分与燃料不反应，所以即便涡轮中的富燃燃气泄露到泵里面，也不会与泵里面的燃料发生燃烧、爆炸。
富氧燃气推动氧气泵的涡轮进而带动氧气泵的泵做功，富氧燃气的成分与氧气不反应，所以即便涡轮中的富氧燃气泄露到泵里面，也不会与泵里面的氧气发生燃烧、爆炸。
一般的分级燃烧循环，是用富氧燃气或富燃燃气推动涡轮，进而带动燃料泵和氧气泵做功。就很难避免富氧燃气泄露到燃料泵里面，然后富氧燃气与燃料发生燃烧、爆炸；或者富燃燃气泄露到氧气泵里面，然后富燃燃气与氧气发生燃烧、爆炸。为了避免泄露，只能加强密封材料、密封工艺的要求。
还有一个是液氧煤油的富氧分级燃烧循环。由于煤油的含碳量高，容易结焦，所以液氧煤油分级燃烧的预燃室必须采用富氧燃烧，用充足的氧气来避免煤油的燃烧不充分，避免形成结焦。而且为了避免结焦，预燃室的温度不能低。
这就增加了液氧煤油分级燃烧循环发动机的先天不可靠性，为了克服不可靠只能靠高性能的材料和高精密的加工技术。
从性能上讲：
由于全流量分级燃烧循环的燃料和氧化剂都是经过预燃室加温后，变成气体再进入燃烧室的。而一般的分级燃烧循环存在燃料或氧化剂，不经过预燃室的燃烧，以液体形式进入主燃烧室。燃烧中，气-气燃烧比气-液燃烧更充分，所以全流量分级燃烧循环的燃烧效率更高，导致比冲也高。只是在实际操作中，这个燃烧效率高的也有限，提高的比冲也有限。按照液氧甲烷的计算，也就高5-10秒。
全流量分级燃烧循环的高性能，主要还是靠主燃烧室的高室压，这一点和一般的分级燃烧循环是一样的。
先说高压补燃循环就是分级燃烧循环。国际上貌似没有高压补燃循环这个专有名词，我们自己也把高压补燃循和分级燃烧循环的英文都翻译成Staged combustion cycle.
全流量分级燃烧循环翻译成Full-flow staged combustion cycle.
分级燃烧循环是指有两次燃烧，先在燃气发生器（就是预燃室）预先燃烧一次，此次燃烧由于混合比（氧化剂比还原剂的比值）严重偏离完全燃烧的比值，所以此次燃烧产生的燃气含有相当多的未反应气体。这种未反应的气体如果是燃料（就是还原剂），那么就是富燃燃烧，生成的燃气是富燃燃气；这种未反应的气体如果是氧化剂，那么就是富氧燃烧，生成的燃气是富氧燃气。
所以，在预燃室中可以存在两种燃烧方式，分别是富燃燃烧和富氧燃烧，注意这一点。
一般的分级燃烧循环，其预燃室只存在一种燃烧方式，或者是富燃燃烧，或者是富氧燃烧，一般它只有一个预燃室，但也有例外，比如航天飞机的主发动机，就有两个富燃预燃室。
全流量分级燃烧循环，这两种燃烧方式都存在，所以它至少有两个预燃室，一个是富燃预燃室，一个是富氧预燃室。
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看下图，这是一个简单的富燃燃烧的分级燃烧循环。
燃料通过燃料泵的加压，先进入燃烧室和喷嘴上的管道，给燃烧室和喷嘴降温，然后全部进入预燃室，和预燃室中的氧气混合燃烧，产生的高压富燃燃气推动涡轮，进而带动燃料泵和氧气泵做功，再进入燃烧室。
氧气通过氧气泵的加压，在控制阀的分流下，一少部分进入预燃室，一大部分直接进入燃烧室。
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看下图，这是全流量分级燃烧循环。涡轮泵附近那两个粉红色的部位，表示两个预燃室。
燃料通过燃料泵的加压，先进入燃烧室和喷嘴上的管道，给燃烧室和喷嘴降温，然后在控制阀的分流下，分出了一大部分和一少部分两路，一大部分的燃料进入富燃预燃室，然后与一小部分的氧气燃烧，产生富燃燃气，推动涡轮进而带动燃料泵做功，然后进入燃烧室。一少部分的燃料进入富氧预燃室，然后与一大部分的氧气燃烧，产生富氧燃气，推动涡轮进而带动氧气泵做功，然后进入燃烧室。
氧气通过氧气泵的加压，在控制阀的分流下，分出了一大部分和一少部分两路，然后与相应的燃料在相应的预燃室燃烧，最后进入主燃烧室。
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在安全上讲：
全流量分级燃烧循环一个的优势是富燃燃气推动燃料泵的涡轮进而带动燃料泵的泵做功，富燃燃气的成分与燃料不反应，所以即便涡轮中的富燃燃气泄露到泵里面，也不会与泵里面的燃料发生燃烧、爆炸。
富氧燃气推动氧气泵的涡轮进而带动氧气泵的泵做功，富氧燃气的成分与氧气不反应，所以即便涡轮中的富氧燃气泄露到泵里面，也不会与泵里面的氧气发生燃烧、爆炸。
一般的分级燃烧循环，是用富氧燃气或富燃燃气推动涡轮，进而带动燃料泵和氧气泵做功。就很难避免富氧燃气泄露到燃料泵里面，然后富氧燃气与燃料发生燃烧、爆炸；或者富燃燃气泄露到氧气泵里面，然后富燃燃气与氧气发生燃烧、爆炸。为了避免泄露，只能加强密封材料、密封工艺的要求。
还有一个是液氧煤油的富氧分级燃烧循环。由于煤油的含碳量高，容易结焦，所以液氧煤油分级燃烧的预燃室必须采用富氧燃烧，用充足的氧气来避免煤油的燃烧不充分，避免形成结焦。而且为了避免结焦，预燃室的温度不能低。
这就增加了液氧煤油分级燃烧循环发动机的先天不可靠性，为了克服不可靠只能靠高性能的材料和高精密的加工技术。
从性能上讲：
由于全流量分级燃烧循环的燃料和氧化剂都是经过预燃室加温后，变成气体再进入燃烧室的。而一般的分级燃烧循环存在燃料或氧化剂，不经过预燃室的燃烧，以液体形式进入主燃烧室。燃烧中，气-气燃烧比气-液燃烧更充分，所以全流量分级燃烧循环的燃烧效率更高，导致比冲也高。只是在实际操作中，这个燃烧效率高的也有限，提高的比冲也有限。按照液氧甲烷的计算，也就高5-10秒。
全流量分级燃烧循环的高性能，主要还是靠主燃烧室的高室压，这一点和一般的分级燃烧循环是一样的。
2016-6-6 17:12 上传
谢谢啊，算科普了
来自: 手机APP客户端
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zhangjichun 发表于 2016-6-6 17:47
谢谢啊，算科普了
你还是仔细看看4楼给的论文吧，那里面说的比较全。
谢谢啊，算科普了
你还是仔细看看4楼给的论文吧，那里面说的比较全。