SpaceX隼鸟火箭发动机是什么?

时间:2021-03-20 11:38:21   作者:
SpaceX制造猎鹰1号是一种低成本的方法,可以将小型卫星(重量小于800公斤)送入轨道,每次飞行花费不到1000万美元。猎鹰1号的第一级由梅林引擎(后来被改装为梅林1A引擎)提供动力,这是一个非常高的推力重量比引擎,通过在一个由烧蚀碳纤维制成的海平面调优引擎钟中燃烧煤油和液氧,产生340千牛顿的推力。这个引擎的网络服务提供时间为250秒。之后的两次飞行使用了改进型的Merlin 1B引擎,第一阶段的Isp为261。“梅林号”的高推力是通过涡轮泵结构实现的,这意味着燃料和氧化剂是由一个由“气体发生器”驱动的机械泵注入的,“气体发生器”本身是一种微型火箭发动机,由燃料箱增压。这是一个非常复杂的系统,可以从Merlin 1A引擎顶部的管道看出。

SpaceX隼鸟火箭发动机是什么?

猎鹰1号的第二阶段是隼鸟引擎被发现的地方。

与梅林发动机不同,隼形隼不是涡轮泵驱动的。取而代之的是,燃料和氧化剂被注入燃烧室,只需要通过燃料箱中的压力来驱动它们进入发动机。这意味着第二阶段也有氦气罐来维持燃料罐和氧化剂罐的压力,因为发动机消耗了它们。

这使得Kestrel引擎的管道比Merlin引擎简单得多。

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其次,发动机的钟形要大得多。这是因为它被调整为在真空中膨胀,而不是在大气中膨胀。通过使钟更大和更长,发动机实现了更好的效率。你可以在猎鹰9号上看到这一点,第二级“梅林真空”引擎的钟形直径与所有9个一级海平面引擎的直径总和相同。

发动机本身使用的是“针状喷射”——与普通物体的最佳对比是一个喷枪,它通过针状设计将空气与油漆混合。“针栓”就是一根管子套在另一根管子里,最简单的情况下,中心管是氧化剂(液态氧),外管是燃料(RP-1)。两种方法都是在压力下喷射,内胎向外与燃料流动交叉,造成混合。

这将燃烧室内的燃料和氧气混合,然后使用TEA-TEB(四乙基铝/四乙基硼烷)自燃点火系统点火——这意味着TEA-TEB在接触氧气的瞬间被点燃。茶隼有足够的茶叶/TEB点燃多次。

由于火箭是简单的加压燃料,而且容易点火,因此非常可靠。它不需要移动部件(除了阀门打开),化学作用是自动的,不需要电子点火器或其他系统来点火。氦气通过包裹在燃烧室底部的热交换器膨胀,并与发动机喇叭口相连,从而对燃料箱增压。这有助于冷却接头,并极大地膨胀氦气,给气罐增压。同样,这个系统不需要移动部件,只需要通过管道的气体。

发动机钟是由铌,这是非常强大和耐热,意味着热量只是辐射出去,意味着排气钟不需要主动冷却像后来的梅林引擎(1C和后来)。

在飞行中,红隼以65:1的推重比产生约31千牛顿(6900磅)的推力,317秒的真空Isp。

对于一个重达52公斤(115磅)的火箭引擎来说,这已经很不错了。

遗憾的是,这只红隼和猎鹰1号一起飞行了四次后就退役了。原计划有一个隼鸟2型引擎,但随着猎鹰1型的结束,就没有这个必要了。
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