動力循環

動力循環(power cycle)，液體火箭發動機泵式推進劑供應系統中，渦輪工質（工作介質）的流程。

基本介紹

• 中文名：動力循環
• 外文名：power cycle
• 分類：開式循環和閉式循環
• 學科：熱力學

定義

一般分為兩類：從渦輪排出的工質不再參與化學反應而直接排出機外的稱開式循環；將渦輪排氣噴入主推力室進一步燃燒和膨脹的稱閉式循環。在閉式循環中推進劑的化學能利用比較充分，發動機的比沖比開式循環約高1～5%。動力循環的選擇取決於發動機結構、工作參數和推進劑性質。

分類

開式循環

主要有以下幾種形式：①燃氣發生器循環：在推進劑供應系統中設有燃氣發生器。它生成燃氣驅動渦輪，燃氣經渦輪排氣噴管膨脹後排出或引入推力室噴管擴散段與主燃氣流一起膨脹後排出。這種循環由於在結構上容易實現，適應性強，套用最廣泛。②燃燒室抽氣循環：驅動渦輪的工質直接從燃燒室噴注器面附近抽出。這種循環結構簡單，重量輕。③冷卻劑分流循環：用於以液氫為燃料的發動機。液氫在冷卻套中逐漸吸熱氣化後，以一部分分流驅動渦輪。由於受到冷卻劑所能吸收的熱量的限制，這種循環只能用於渦輪功率較小的低燃燒室壓力的發動機。

閉式循環

有兩種常見形式。①氣化循環：又稱膨脹循環，用於液氧-液氫發動機。在冷卻套中氣化的氫全部用作驅動低壓比渦輪的工質，再噴入推力室與直接由泵輸入的液氧燃燒後經噴管排出。渦輪工質溫度較低，能改善渦輪的工作條件，提高發動機的工作可靠性，但發動機燃燒室壓力受到限制。②補燃循環：又稱分級燃燒循環。將一種推進劑組元的全部流量與另一組元的部分流量輸入預燃室生成燃氣，驅動低壓比渦輪，再噴入推力室與直接由泵輸入的部分推進劑進行燃燒，生成燃氣從噴管排出。這種循環可以為渦輪提供能量較高的工質，適用於高燃燒室壓力的發動機。推力室結構尺寸隨燃燒室壓力升高而減小。高燃燒室壓力利於提高噴管面積比和發動機的性能，但發動機結構複雜，各組件承受壓力較高。