RocketAtlas

F-1

燃气发生器循环煤油

美国Rocketdyne首飞 1967

迄今飞行过的推力最大的单燃烧室液体火箭发动机。

单台推力
6,770 kN
真空比冲
304 s
燃烧室压力
70 bar
在用型号
1

这台发动机的喷管不是画出来的,是算出来的:由推力与燃烧室压力反算喉部面积,再按扩张比放大到出口。用 F-1 验算,这套算法给出的喉径、出口直径与喷管长度都与公开尺寸吻合。

换来了什么

  • 单室 6,770 kN——用 5 台就能撑起 3,000 t 的起飞质量,避开了多机并联的控制与耦合难题
  • 燃气发生器循环把涡轮回路与主燃烧室解耦,两部分可以分别调试,在 1960 年代的条件下大幅降低研制风险
  • 推力室采用钎焊管束再生冷却,煤油从数千根镍合金管中流过带走热量,结构虽笨重但可靠

代价是什么

  • 海平面比冲仅 263 s,是主流大推力煤油机里最低的一档——燃气发生器的涡轮排气白白扔掉约 3% 的推进剂
  • 燃烧不稳定卡了近四年,最终靠喷注器面板上的径向/周向隔板压制高频振荡,代价是 2,000 多次点火试验
  • 管束钎焊高度依赖特定工人的手艺与工装,这正是 Saturn V 停产后难以复现的直接原因

动力循环

燃气发生器循环

燃料氧化剂涡轮燃气发生器燃烧室排出

一小部分推进剂在燃气发生器中燃烧驱动涡轮,废气直接排出箭体,损失约 2–5% 流量。结构简单、易调试。

读原理讲解

推进剂

煤油 / 液氧

密度高、常温、便宜、基础设施成熟;比冲中等,燃烧会积碳,对复用不够友好。

装在哪些火箭上