我正在閱讀有關火箭發動機的信息,我有一個疑問,在火箭發動機中是否可以使用氣體而不是液體的燃料?
我正在閱讀有關火箭發動機的信息,我有一個疑問,在火箭發動機中是否可以使用氣體而不是液體的燃料?
可能:是。
可行:不是真的(至少不是用於電力應用)。
主要技巧是能量密度(每體積)-氣體往往相當密度遠低於液體-因此油箱需要更大,更重-因此它們通常以冷凝液形式使用。
對於小型發動機,已經使用氣體-既用作冷氣推進器以及業餘實驗中。
是的,目前正在一些引擎上完成,特別是SpaceX的Raptor引擎。它們依靠液態氧和液態甲烷運行。它們通過渦輪泵以兩種不同的混合比運行,燃燒一小部分燃料,使泵旋轉並使其餘的燃料汽化。當它們進入燃燒室時,它們都是氣態的。由於氣體比液體混合得更快,因此可以改善燃料混合,從而提高燃燒效率。因此,它被稱為“燃氣”發動機。但是請注意,燃料以液體形式存儲,因為液體時密度更高。
補充答案:
1升包含1141克液態氧1升包含1克氣態氧(在1ATM時)
當然,您可以壓縮它,但是容器會增加重量(非常不希望)。
但這還沒有結束!
火箭不僅消耗了大量的推進劑,而且消耗了 fast 。
土星V每秒消耗18000公斤。
也就是說每秒18143立方米,約有20個奧林匹克游泳池。
作為參考,一個水肺潛水箱很重,可以承受大約200 atm的壓力,比液態氧少一個數量級。
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您需要液體來有效地冷卻大型熱燃燒室。燒蝕冷卻僅用於較小的發動機。從固體腔室壁到氣體的熱量傳遞太小,無法冷卻。
燃燒氣體是目標。
攜帶最大密度的燃料是另一目標。
推進劑密度以及由此增加的螺旋槳有效載荷引起了人們的廣泛關注,因此在1990年代提出了“溶解氫”的建議-固體(!)和液態氫的混合使用增加了氫有效載荷減少約20%問題被證明是相當嚴重的。美國國家航空航天局的稀薄氫技術計劃的摘要-NASA,
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將液體轉變成混合氣態產物是火箭發動機的主要目標。
這些照片說明了為此付出的努力:
Google相冊版本此處
小樣本:
“注入器”是襯在後蓋表面上的許多小孔另外,可以清楚地看到噴嘴燃料冷卻的通道。
單擊圖像可獲得更高分辨率的視圖:
其他答案集中在以下事實上:由於油箱太大,您不希望用汽油運行火箭發動機。尚未提到的一件事是渦輪泵。
渦輪泵由運行在燃燒的燃料和氧化劑上的渦輪組成。這使泵運轉,該泵將液體燃料從低壓罐抽至燃燒室所需的高壓。如果以氣態泵送燃料,則泵送功率要求會高得多。因此,渦輪泵將變得更重,並且會消耗原本可用於主燃燒室/排氣噴嘴的動力。