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猛禽 2

全流量分级燃烧甲烷

美国SpaceX首飞 2023

史上第一款投入实际飞行的全流量分级燃烧(FFSC)发动机。

单台推力
2,255 kN
真空比冲
350 s
燃烧室压力
300 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

  • 燃料与氧化剂各有一个预燃室,两股燃气全部注入主燃烧室——没有任何推进剂被排掉
  • 流经涡轮的是全部流量,同样功率下涡轮温度可以低几百度,寿命大幅延长,这对「不检修连飞 N 次」是决定性的
  • 燃料泵只接触富燃燃气、氧化剂泵只接触富氧燃气,不需要跨介质密封(这是富氧分级燃烧机最难的部分)
  • 室压 300 bar 以上,可节流到约 40%,满足着陆需求
  • 甲烷燃烧洁净不积碳,且可在火星用萨巴蒂尔反应就地生产

代价是什么

  • 两套预燃室、两套涡轮泵,是所有循环里研制难度最高的——苏联 RD-270 与美国 IPD 都做过样机但从未上天
  • 极高室压对材料、密封与燃烧稳定性的要求全面提高
  • 33 台并联带来的启动时序、共振与故障隔离问题,在前几次试飞中反复暴露

动力循环

全流量分级燃烧

燃料氧化剂富燃预燃室富氧预燃室涡轮涡轮燃烧室

燃料与氧化剂各有一个预燃室,两路燃气全部进主燃烧室。涡轮温度低、寿命长,是复用发动机的理想循环,也是研制难度最高的。

读原理讲解

推进剂

甲烷 / 液氧

比冲与密度居中,燃烧洁净不积碳,与液氧温差小便于共底贮箱——近十年可回收火箭的共同选择。

装在哪些火箭上