18新利最新登入呼吸火箭将如何工作

作者:Kevin Bonsor
可吸入空气的火箭动力宇宙飞船可能成为普通人进入太空的工具。查看更多火箭图片。"width=
可吸入空气的火箭动力宇宙飞船可能成为普通人进入太空的工具。查看更多 火箭的图片
图片由NASA提供

而大多数美国宇航局的项目展望未来寻找灵感,航天局的一个项目是研究一种更传统的发动机技术,以降低太空旅行的成本。为了减轻航天器在发射时的负荷,美国宇航局的工程师们设计了一种新的火箭发动机,不需要机载氧化剂。相反,这个新的吸气式的火箭发动机将从空气中提取氧气,在加速进入轨道时燃烧燃料。

火箭图像画廊

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这个概念引擎吸入空气来提供推力并不是什么新鲜事。喷气发动机我们已经用这个方法几十年了。利用大气中的空气为超音速喷气发动机提供动力,为轻型航天器提供动力,最终将降低航天器进入轨道的成本。目前,将一个物体送入轨道的成本约为每磅1万美元(22000美元/公斤)。按照这样的价格,将一个150磅重的人送入太空将花费150万美元。NASA的目标是在未来25年内将发射成本降低到每磅几百美元。他们认为,其中一种方法是倾倒目前燃烧所需的100多万磅液体氧化剂。

美国宇航局的乌韦·胡特说:“吸气式火箭发动机技术有可能为普通人打开太空前沿。马歇尔太空飞行中心阿拉巴马州亨茨维尔。在本期的18新利最新登入物品如何工作在美国,你将了解如何乘坐这些吸气式火18新利最新登入箭飞向太空,发动机是如何工作的,以及吸气式火箭是如何发射到太空的。

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内容
  1. 引擎
  2. 升空

引擎

1998年进行的吸气式火箭发动机点火试验。"width=
1998年进行的吸气式火箭发动机点火试验。
图片由NASA提供

在传统的火箭发动机中,液体氧化剂和燃料被泵入燃烧室,在那里燃烧产生高压和高速的热气体流。这些气体通过喷嘴进一步加速(典型的出口速度为5000到10000英里/小时),然后离开发动机。这个过程为航天器提供推力。

如果你读过那篇文章18新利最新登入火箭发动机的工作原理,那么你就知道了航天飞机需要14.3万加仑的液氧,重约135.9万磅。空的时候,航天飞机本身的重量只有16.5万磅,外部燃料箱重7.81万磅,两个固体火箭助推器各重18.5万磅。总共61.3万英镑。当你添加燃料和氧化剂时,飞行器的总重量跃升至440万磅。

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美国宇航局已经确定,如果他们拿走液体氧化剂,就可以很容易地在发射时降低飞行器的重量,这将使飞行器的重量迅速下降到310万磅左右。这仍然是一种重型运载工具,但这意味着将运载工具发射到轨道的成本将大大降低。

所以,如果你移除液氧,燃料就不能燃烧并提供推力了吗?你必须跳出常规火箭发动机的正常运作。顾名思义,呼吸式火箭不使用液体氧化剂,而是从大气中吸入空气。然后,它将与燃料结合,产生燃烧并提供推力。

一种吸气式火箭发动机,也叫基于火箭的联合循环发动机,和a很相似喷气发动机.在喷气发动机中,空气被压气机吸入。然后,发动机压缩空气,将其与燃料结合,并燃烧产品,产品膨胀并提供推力。喷气发动机只能在其部件开始过热之前以3或4马赫的速度使用。在超音速燃烧冲压发动机中,或者超燃冲压发动机时,一个进气口吸进空气。当飞行器在大气中快速行驶时,空气被减速和压缩。燃料被添加到超音速气流中,两者混合并燃烧。最可能用于吸气式火箭的燃料包括液氢或碳氢化合物燃料。

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升空

磁悬浮轨道有一天可以用来将飞行器发射到太空。"width=
磁悬浮轨道有一天可以用来将飞行器发射到太空。
图片由NASA提供

尽管吸气式火箭效率很高,但它们无法提供升空所需的推力。为此,有两种选择正在考虑之中。美国宇航局可能会使用涡轮喷气发动机或空气增强火箭来让飞行器离开地面。一个加气火箭就像普通的火箭发动机一样,除了当它达到足够高的速度时,可能在2或3马赫时,它会增加燃料与大气中的空气的氧化,可能会上升到10马赫,然后变回正常的火箭功能。这些空气增强火箭被放置在一个可以捕获空气的管道中,可以比传统火箭提高15%的性能。

此外,美国国家航空航天局正在制定一项计划,以发射空气呼吸火箭飞行器磁悬浮(磁悬浮)。使用磁悬浮轨道,这辆车将加速到每小时600英里,然后升入空中。

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升空后,火箭达到两倍音速后,空气增强火箭就会关闭。推进将由呼吸空气的火箭飞行器提供,它将在大约一半的飞行过程中吸入氧气以燃烧燃料。这样做的好处是,它不需要像过去的航天器那样在航天器上储存那么多氧气,从而降低了发射成本。一旦飞行器达到10倍音速,它将切换回传统的火箭动力系统,最后进入轨道。

因为它将减少氧化剂的重量,飞行器将比目前的航天器更容易操纵。这意味着乘坐一辆能呼吸空气的火箭动力汽车会更安全。最终,公众可以乘坐这些飞行器进入太空太空游客

马歇尔中心和NASA格伦研究中心克利夫兰的公司计划在2005年之前在内部设计一种飞行重量的吸气式火箭发动机,用于飞行演示。该项目将决定喷气火箭发动机是否能制造出足够轻的运载火箭。

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特色

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