開式循環

技術原理

開式循環屬於泵壓式液體火箭發動機的循環方式，其核心原理是通過燃氣發生器產生的燃氣驅動渦輪泵輸送推進劑至燃燒室，完成做功後的渦輪工質直接排出系統，不參與主燃燒室燃燒過程。這種設計導致部分化學能未被有效利用，產生能量損失，但也顯著簡化了發動機結構複雜度。

技術分類

根據驅動渦輪工質的生成方式，主要分為兩類：

燃氣發生器循環：通過獨立燃燒室產生渦輪工質，典型代表為RD-170系列發動機
抽氣循環：從主燃燒室抽取部分燃氣作為渦輪工質

工程套用

運載火箭領域

中國航天科技六院研製的YF-102系列發動機是開式循環技術的典型套用案例。2023年首飛的天龍二號火箭一級採用3台YF-102基本型液氧煤油發動機，其改進型YF-102R已具備空中多次啟停能力。截至2025年，YF-102V型高空發動機成功通過動力系統試車，具備雙向搖擺和入口參數大範圍適應能力，計畫年內執行商業發射任務。

大推力發動機

深藍航天自主研發的130噸級"雷霆-RS"液氧煤油發動機於2024年完成首次半系統試車，採用燃氣發生器循環路徑，渦輪泵等核心組件驗證了設計可靠性，為後續整機全系統試驗奠定基礎。

技術對比

與閉式循環（如補燃循環）相比，開式循環呈現顯著差異：

比沖性能降低約15%-20%，但製造成本縮減約30%
系統複雜度較低，可靠性驗證周期縮短40%
燃燒室壓力通常不超過15MPa，低於閉式循環的25MPa以上

發展趨勢

在可重複使用運載火箭技術推動下，開式循環正朝著適應性改進方向發展：

YF-102V型通過最佳化預冷系統，實現10次以上重複使用能力
"雷霆-RS"發動機採用模組化設計，維護周期縮短至72小時以內
與3D列印技術結合，關鍵部件生產周期壓縮60%

跨領域套用

2025年提出的開式循環預冷高速渦輪發動機方案，創新性地將航天領域技術移植到航空動力系統。該方案通過碳氫燃料裂解吸熱實現預冷，無需額外冷卻劑，使渦輪發動機工作馬赫數提升至5.0以上，突破了傳統動力系統的推力陷阱。