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土星五号火箭引擎的设计有什么过时的地方吗?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2022-07-15 09:44:39

我不会说过时了,但肯定需要更新。首先,强大的F1有263秒的冲力(在海平面上),而梅林有282秒。这不是一个很大的百分比差异,但因为它衡量的是燃料效率,它的差异比你可能想象的更大。

但还有更多的原因。为了提高效率,F1需要一个复杂的管道系统来捕获涡轮泵排出的废气,并沿着发动机喷嘴延伸部分的内部注入:

土星五号火箭引擎的设计有什么过时的地方吗

梅林号只是把涡轮泵排出舱外,却获得了更高的效率:

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这使得发动机更简单、更便宜,而且可能更可靠。制造技术的变化也是如此。F1需要数百个高科技难熔金属的复杂焊接,每一个都必须完美无缺。今天,梅林和其他引擎基本上是3D打印。事实上,有一家公司正在研究F1的更新,它可以使用激光烧结工艺在两到三个主要部件中生产。

最后,很多关于F1的事情,甚至在它飞行的时候,人们都不了解。设计于1955年至1959年的F1是老派工程技术的杰作,但我们现在有了电脑。我们今天可以用50年代Rocketdyne的人做梦也想不到的方式模拟复杂的设备和过程,所以不用说,你今天会做不同的事情。但事实上,我们有一个具体的例子。

我提到的那家公司?他在研究新的F1-A吗?他们被允许拆除一架飞行级的F1多年来一直被保存在档案仓库里,以便研究它。他们发现的其中一件事似乎与燃烧不稳定问题有关,该问题在测试中摧毁了几辆F1赛车。

燃料和氧气通过一个大型喷油器板注入F1燃烧室:

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人们已经知道,添加挡板是为了对抗燃烧不稳定,这是大型火箭发动机固有的几个问题之一,在这种情况下,强大的力量会自我增强,形成一个反馈循环,直到出现故障。在研究这块板以及孔和挡板的位置时,他们发现,Rocketdyne可能依赖于体力劳动固有的可变性来进一步解决这个问题。

喷油器板上的一些孔是用机床或夹具钻的,以保证间距均匀,但其他的孔显然是手工钻的,但不是均匀的。你甚至可以看到一个洞开始在错误的地方,然后再钻(下图中心)。但这并不是什么了不起的事情。值得注意的是,这张图片上所有的大洞——有史以来制造的最强大火箭的推进剂所在的洞——都是手工钻出来的,排列方式也略有不同。

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这将减少破坏性滞后,但这真的是建造火箭引擎的方法吗?今天,我们可以做得更好。
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