********“土星五号”运载火箭)。随着发动机推力的增大,发动机燃烧室顶部的推进剂喷注器面积随之增大,喷注单元的数量也随之增多。发动机工作时,这些喷注单元的喷注射流之间会形成复杂的扰动,这些非线性扰动如果不加以抑制,就有一定概率导致燃烧振动,进而影响发动机的正常工作甚至损坏发动机。
上个位面中的V-*********消最开始的平面推进剂喷注盘设计,将发动机推进剂喷注器设计成一个个倒扣的杯状结构,这种结构被称为“燃烧器杯”。当V-2的发动机工作时,液氧从燃烧器杯的顶部喷入燃烧器杯,乙醇则从杯壁上的小孔喷出,两者在燃烧器杯中被预先点燃,然后再进入主燃烧室进行进一步燃烧。V-*********部着*********,这让V-*********起来好像一个赖头和尚。
上个位面的V-*********计,虽然从外观上看是丑了点,但由于发动机推进剂的喷注和点燃过程都被限制在一个个小区域内,难以和其他区域发生干扰和耦合,确实很有效地解决了燃烧的不稳定问题。
不过上个位面V-2火箭发动机上的“喷注器杯”设计也不是没有问题,首先是每个喷注器杯都需要连接一根单独的液氧管路。满头乱发一样的液氧管路不仅增加了发动机的复杂性,还让发动机变得更不可靠。其次是燃烧器杯对推进剂的雾化不彻底,不彻底的雾化一方面降低了发动机的燃烧效率,一方面又使得设计师必须用一个更庞大的燃烧室来容纳燃烧区域,这会增加发动机的重量,降低了发动机推重比。
本位面的A-*********面中V-2导弹的做法,在海伦娜的建议下,设计团队采用了一种后世应用更广泛的方法来抑制燃烧不稳定:给平面喷注盘增加隔板。这个方法也是上个位面中,包括土星五号的主发动机在内的众多火箭发动机对付燃烧不稳定的主要武器。高出喷注器盘的隔板,将平面的喷注器盘切分为多个区域,就抑制燃烧不稳定的机理而言,和V-2导弹的“燃烧器杯”其实是有异曲同工之妙的。
在验证了喷注盘隔板确实能有效抑制燃烧不稳定现象后,设计师们还花了不少时间对喷注盘及隔板的设计进行了进一步优化,最终才确定了喷注盘隔板的形状:内外两个同心圆状隔板外加两圆之间的四条辐射状隔板。这些隔板将A-*********百个喷注单元(每个单元都由一个液氧喷口和两个乙醇喷口组成)切分为五个独立的区域,试车结果显示,这一措施在抑制燃烧不稳定方面表现得非常成功。
在解决了燃烧不稳定的问题后,这款火箭发动机总算没再整出什么更大的幺蛾子,甚至连海伦娜之前一直担心再生冷却系统都很争气地没掉过链子。经过多年的努力之后,这一款气体发生器循环的液氧乙醇火箭发动机终于出炉了,海伦娜将这款发动机命名为FR-1,其中发动机的缩写。
虽然海平面推力只有10吨级,虽然推力室压力只有3兆帕,虽然海平面比冲只有200秒出头,但放在30年代,FR-*********业无与伦比的工业杰作。它的成功意味着设计团队在A-*********一步,实用化泵压式液体火箭看起来已经出现在远方的地平线上了。
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