由此可以看出,人類工程學的上限,即使如此,主燃燒室和噴管的溫度依然會過高。
研究人員仍然必須采取其他措施想辦法降低溫度對主燃燒室和噴管的影響。
這就要求在設計主燃燒室和噴管的時候必須統籌考慮,全局規劃,最終目標是能夠像馴服野馬一樣馴服燃燒室和噴管中高溫氣體產生的極致高溫。
郭遠現在能想到的辦法是對噴管壁進行冷卻。
這裏的冷卻方案有幾種可供選擇:燒蝕冷卻、再生冷卻、輻射冷卻、膜隔離等。
當然了,這個方法和榮陽科技那邊的高溫融合器完成突破,製造出更堅固,耐高溫的合金並不衝突。
有了耐高溫的合金,這類的冷卻方法也要繼續推進。
一個是從源頭上解決問題,一個是輔助降溫的手段,這就像是裝電腦一樣。
一個是提高配置,讓電腦運行的時候本身就不會產生那麼高的溫度,另一個是多加裝散熱風扇,讓電腦內部的溫度能盡快降下來。
雙管齊下才是王道。
至於說這些冷卻方案要用哪個,郭遠思慮再三後,決定在自己的發動機中使用的方案是再生冷卻和膜隔離方法。
這樣選擇的出發點是最大限度的節省推進劑,而且還要能夠保證發動機的維護效率。
“01。”
“我在。”
“按我的需求繪製兩種再生冷卻方案。”
“好的郭遠先生,請提出您的需求。”
很快,01就按郭遠說的完成了兩種方法的繪製。
第一種方案是使用低溫燃料在進入燃燒室之前先經過噴管壁,這樣就可以帶走一部分熱量,同樣還可以對燃料本身進行加熱升溫。
原理看似很簡單,可是實際設計製造時的問題就比較多了。
如何設計燃料經由噴管的流通方式,這將關係到噴管的設計。
為了增大燃料和噴管的接觸麵積讓熱傳遞更充分,研究人員會在發動機噴管壁裏設計無數細小的燃料通道,讓低溫燃料經由這些通道繞噴管一圈。
而這些細小的通道設計加工複雜,每一條通道直徑甚至會小於1mm,極小的管道直徑讓管道排布和製造難度無比巨大。
據郭遠了解,國內部分發動機的管道是讓工匠一條條焊接上去的,其中的難度可想而知,而這些工匠就是國家航天事業不能缺少的大寶貝。
郭遠和未來航天肯定沒有能力找到這樣的高端人才,所以他的設計方案就很關鍵了。
以上是01設計的再生冷卻方案,郭遠看了看,以他自己的眼光是沒看出什麼太大問題,旁白也沒給出什麼提示,應該就是沒問題了。
接著郭遠把目光轉向了01設計的另外一種冷卻方式——膜隔離冷卻方式。
這個方式是在高溫氣體與發動機壁之間形成一層流體膜,這層膜會隔離高溫氣體,從而起到絕熱作用。
一般的膜隔離使用的流體可能是氣體也可能是液體。
例如馬斯克獵鷹係列火箭使用的梅林發動機真空版,就是將燃氣發生器中產生廢氣泵入噴管延伸段進行氣膜隔離,起到冷卻的作用。
人類之前曆史上最大的超級火箭土星五號的發動機同樣是將渦輪泵的廢氣泵入噴管進行氣膜冷卻。
當然除了氣膜隔離,還有另外一種方式就是將低溫燃料直接通過高壓將部分低溫燃料滲透入噴管。
在無充分氧化劑的條件下,這些滲入的燃料並不會直接燃燒,燃料會形成一層液體膜隔絕高溫氣體,避免直接與噴管壁接觸。
還有一點非常有意思,那就是如果燃料含碳,這些燃料就會被高溫氣體攜帶的高溫焦化形成煤煙。
煤煙會附著在燃燒室和噴管壁上,隨著高溫灼燒,這些煤煙會被燒蝕成煙被廢氣裹挾噴出,這一過程同樣會帶走部分熱量。