双组元推进剂火箭发动机英文文献和中文翻译(7)

最初的AMBR发动机最好的性能特点是150磅级的推力,333.5秒的比冲。在发动机的推力和性能降低的情况下,发动机正常工作条件需由具体应用中所要求裕量来


最初的AMBR发动机最好的性能特点是150磅级的推力,333.5秒的比冲。在发动机的推力和性能降低的情况下,发动机正常工作条件需由具体应用中所要求裕量来定义。基于性能数据正常工作的AMBR发动机工作框图如图11所示。

图10—在热点火实验前后的AMBR原型机展示

图11—正常工作的AMBR发动机框图

总结—应用比冲高达335s的实验AMBR发动机(几乎比现阶段最先进的发动机比冲还要高7s)进行研究表明,对于火星轨道飞行任务可以增加23%的质量载荷增益。对于其他任务,类似的有效载荷收益也是明显的。相比较推力100磅的基准发动机HiPATTM而言,AMBR发动机在其他方面的改进包括增加的推力水平,这是深重力井任务所希望的性能。AMBR发动机的制造成本比一般标准发动机的成本低。燃烧室的制造成本估计将减少30%(成本减少是由于与燃烧室相关的相对廉价的铼材料和高效生产效率)。由于设计和制造过程的变化没有被量化,这可能会节省额外的开支。

此项目的更多信息,请参考列出的参考文献[9,10]。

2.8泵压式和挤压式系统行业研究

背景—这项任务旨在提高NewFrontiers,Discovery,火星探测任务服务的火箭发动机的性能。这里有两个途径去提高发动机的性能。一个是优化混合比,另一个是在现阶段基础上增加燃烧室的压力。现在最先进的太空发动机是挤压式系统,在该系统中,推进剂是从燃料贮箱通过挤压传送给发动机的。这类型的发动机要求推进剂贮箱的工作压力高于发动机燃烧室的工作压力。推进剂的加压是由储存在比推进剂贮箱压力高的多氦气系统完成。对于挤压式系统,燃烧室压力的增加迫使推进剂贮箱压力的增加,随后也会导致任务中的受压物质的需求量增加。这导致了贮箱和耐压系统的质量的增加。

另一种增加燃烧室压力的方法就是在推进剂贮箱和发动机之间通过涡轮泵来增加推进剂的压力。这样能够使推进剂贮箱压力与引擎燃烧室工作压力隔离开来,此方法使推进剂贮箱在比挤压式系统低的压力条件下工作。这个方法避免了又大又重的贮箱产生的消极质量。

在太空发动机中,运用泵压式系统有很多缺点和技术上的冒险:

(1) 泵和泵驱动系统的增加相对挤压式系统而言增加了系统的复杂性;

(2) 泵以及其驱动系统增加了发动机系统的干重;

(3) 在此应用上,泵压式系统经验相对缺乏;

(4) 泵供给系统的大部分经验是工作在200磅推力级别的太空发动机系统上的(与压力反馈系统相比推力是200磅相对1000磅)。

这个定向的任务由SAIC的RickyBrown和JPL的ArturoCasillas指挥,Casillas[11]的关于这个任务领域的报告被广泛引用。

这项研究是为了确定一个给定的燃烧室压力和推进剂组合系统(挤压式系统化或者泵压式系统)能否相对于其他方案来说提供有效载荷上的优点。可储存的推进剂和低温推进剂都被考虑在内。对工作压力在200磅/平方英寸和1200磅/平方英寸的挤压式系统或者泵压式系统的燃烧室进行了研究。考虑了三种类型的泵压式系统:(1)用涡轮驱动泵实现膨胀循环;(2)用涡轮驱动泵实现燃气发生炉循环;(3)电动泵系统。500磅级推力的发动机用于交付使用,这是因为500磅级的推力对很多既定的任务都是可应用的。现阶段的太空任务都用推力为100磅的发动机作为推进系统。表1总结了交易的参数和范围。

表1—交易参数和范围

现状—这项研究得出了结论,并于2005年9月提交了最终报告。

总结—这项行业研究比较了发动机的性能,质量,成本以及泵压式和挤压式发动机系统的风险。这是根据发动机系统调查而强加的一下要求: