燃烧室压力问题
2017-11-30
太空探索 2017年6期
燃烧室压力问题
苏联人能够把压力调得很高,一方面的确是超低硫含量的煤油帮了大忙。不过,后来他们发现了继续提升压力的方法。把我能想到的燃烧室压力提升的手段总结为五大因素,在这里写出来,以便大家交流:
第一,苏联有得天独厚的低硫含量的煤油。燃料好,结焦概率就会低。好的食材,对人和发动机,都很重要。
第二,苏联人的发动机内型面比美国人的粗糙。但是,这种粗糙是故意留下来的。想把内型面磨得像镜面一样,苏联人能够做到。但是,他们有几个数学很好的科学家,建议保留内型面一定的粗糙度。这样,高温气流能够在内壁附近形成湍流,可以让换热效率提升3倍以上。
第三,RD-170有巧妙的冷却环设计,可以形成超临界冷却液膜。这个可以由耶夫列夫方法推导进行验算。
第四,对高温合金和耐高温涂层的研究和成功应用,使得燃烧室本身有着超高的结构强度和热学性能。
第五,RD-170的加工工艺有独到之处。RD-170的设计团队分析了V-2火箭发动机(最大压力1.5MPa)的燃烧室结构,摸透了双层钢板套层结构,并彻底摒弃了那种过时的设计。他们分析了美国“大力神”导弹的发动机和F-1火箭发动机(最大压力为7MPa)的双锥管束加金属丝缠绕的结构,同时也回顾总结了苏联以前设计的发动机燃烧室结构。取长补短后,他们创造了升级版的铣槽加钎焊外壁的加工方法,使得燃烧室内壁的导热率大幅提升。