【影片分享】火箭引擎循環:如何驅動一個火箭引擎

林彥興


火箭想要有推力,就得把燃料和氧化劑送進引擎的燃燒室,讓它們點火、爆炸、壓縮、膨脹,最終以每秒數公里的高速向後噴出。

可是,裝在巨大儲存槽中的燃料和氧化劑,可不會自然而然的就往火箭引擎流進去。尤其現代主力運載火箭使用的火箭引擎們,往往每秒鐘要消耗動輒數噸重的推進劑,因此每顆引擎都必須要擁有強大的幫浦,可以把推進劑從儲存槽中高速抽出,餵給貪婪的火箭引擎們。

但問題是,想用幫浦抽東西,就需要給幫浦能量。那這些能量,該從哪裡來呢?這就是火箭工程師們大顯神通的地方了。所謂「火箭引擎循環 Rocket Engine Cycles」,指的就是引擎中負責把推進劑從儲存槽中把送進燃燒室的系統。

乍聽之下,這像是引擎中一個不太重要的小地方(只是一些管線嘛,有什麼了不起的?),而且中文聽起來很奇怪(?)。但引擎的循環方式,其實是火箭引擎中至關重要的核心概念。使用哪一種循環方式,直接影響引擎的性能、製造難度、價格等一系列重要指標。

小編自從 2016 看到 Scott Manley 的講這個主題的影片之後(延伸閱讀一),就一直想寫一篇文章好好介紹一下它們。但幾年前寫到「分級燃燒循環 Staged Combustion Cycle」的時候覺得有點太複雜,文章會變很長,於是就卡了一下,然後......就一路放到現在了:)

嘿不過,最近 Everyday Astronaut 再次出手,做了這部長達一小時的影片來詳系且全面的介紹絕大部分的現役引擎循環系統。從中你將能看到火箭工程師如何攻克種種難題,以及為何 SpaceX 的猛禽引擎使用的「全流量分級燃燒循環 Full Flow Staged Combustion Cycle」會被譽為化學火箭引擎循環的聖杯。



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