燃气发生器循环学术资讯 - 科技工作者之家

燃气发生器循环，（Gas-generator cycle）也叫开式循环，是双元液体推进剂火箭发动机的动力循环的一种。一小部分推进剂在燃气发生器中燃烧，产生燃气推动发动机的涡轮泵。

简介燃气发生器循环，（Gas-generator cycle）也叫开式循环，是双元液体推进剂火箭发动机的动力循环的一种。一小部分推进剂在燃气发生器中燃烧，产生燃气推动发动机的涡轮泵。

相比与之相似的分级燃烧循环，燃气发生器循环有诸多优点。燃气循环的涡轮不必应付向燃烧室排放废气时的反压力，因而涡轮机能的工作效率更高，提供给燃料的压力也更大，由此增加发动机的比冲。还有一个优点是燃气循环的涡轮机寿命更长更可靠。一些可重用运载器使用这种动力循环有很大优势。

这种循环的主要劣势就在于效率的损失。由于要用一部分燃料来驱动涡轮，废气直接排除，因此在净效率上，它反而不如同等级的分级燃烧循环。1

膨胀循环膨胀循环（Expander cycle）是双元液体推进剂火箭发动机的一种动力循环，能提高燃料供给的效率。

在膨胀循环中，燃料燃烧前通常被主燃烧室余热的加热。当液态燃料通过在燃烧室壁里的冷却通道时，相变成气态。气态燃料产生的气压差推动涡轮泵转动。从而使推进剂高速进入推力室燃烧产生推力。

钟罩形的发动机由于没有足够的喷嘴面积来加热燃料来驱动涡轮机，因此单纯的膨胀循环发动机的推力最多300KN。更高的推力级可以靠燃料分流来达到，一部分燃料被分流到涡轮机和推力室的冷却通道，最后一起注入主燃烧室。瓦形发动机由于废气紧贴室壁，因此传热效率更高，可以产生更大的推力。两种类型的发动机都必须使用低温燃料，例如液氢、甲烷、丙烷等，这些燃料可以轻易达到沸点。

有些膨胀循环发动机使用燃气发生器来启动涡轮机，直到燃烧室和喷管加热的燃料产生的压力能独自启动涡轮机。1

挤压循环挤压循环（pressure-fed cycle）是液体火箭发动机动力循环的一种形式。推进剂受高压气体挤压，进入燃烧室。

挤压循环的优点就是避开了结构复杂的涡轮机，泵和输送管道。因为使用挤压循环可以大幅降低发动机成本和复杂度。其缺点就是产生的压力不够高，因而发动机效率不高。

美国的太空船常采用这种循环，如阿波罗飞船的服务舱发动机，登月舱发动机及其姿态控制发动机。1

分级燃烧循环分级燃烧循环（staged combustion cycle）也叫高压补燃循环，是双元液体推进剂火箭发动机的动力循环的一种。一部分燃料在预燃室燃烧产生高温燃气推动发动机的涡轮和泵。随后废气和推进剂一起注入燃烧室。

分级燃烧循环的主要优势是所有燃气和热量都通过燃烧室排除，基本没有损失。因此这种循环也常称为“闭式循环”。而开式循环产生的废气直接排放，因而效率有所损失。

分级燃烧循环带来的另一个重要优点就是能承受非常高的燃烧室压力，这致使更大膨胀比的喷嘴可以用在发动机上。而主要缺点就是涡轮机的工作环境苛刻，需要添加许多额外的导管来输送高温燃气，还必须设计很复杂的反馈控制系统。

分级燃烧循环发动机相对其他形式循环是最难设计的，它的一种简化版本就是燃气发生器循环。1

发动机例子F-1火箭发动机

M-1火箭发动机

J-2火箭发动机

LE-5火箭发动机