Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Ракеталық қозғалтқыштың жұмыс істеу әдісі
Rocket engine operation method
Экпандер циклы – екі компонентті ракеталық қозғалтқыштың қуат циклы. Бұл циклда отын қозғалтқыштың жану камерасын салқындату үшін пайдаланылады, жылуды сіңіріп, күйін өзгертеді. Содан кейін қызған, газ тәрізді отын турбинаны қуаттандырады, ол қозғалтқыштың отын және тотықтырғыш сорғыларын іске қосады, ал кейін жану камерасына жіберіліп, жағылады. Қажетті күй өзгерісінің салдарынан, экпандер циклының итермелеуі шаршы-куб заңымен шектеледі. Белдік пішіндес сопло (ноzzle) өлшемделгенде, отынды қыздыруға арналған соплоның беттік ауданы радиус квадратына пропорционалды өседі, бірақ қыздырылатын отын көлемі радиус кубына пропорционалды өседі. Осылайша, шамамен 300 кН (70 000 фунт) итермелеуден асып кеткенде, турбиналарды, содан кейін отын сорғыларын іске қосу үшін жеткілікті сопло ауданы болмайды. Жоғары итермелеу деңгейлеріне айналма экпандер циклын қолдану арқылы қол жеткізілуі мүмкін, онда отынның бір бөлігі турбинаны және/немесе итермелеу камерасын салқындату арналарын айналып өтіп, тікелей негізгі камера инжекторларына жіберіледі. Тороидты емес аэропик қозғалтқыштары шаршы-куб заңының шектеулеріне ұшырамайды, өйткені қозғалтқыштың сызықтық пішіні изометриялық масштабта емес: отын ағыны және сопло ауданы қозғалтқыштың еніне пропорционалды сызықтық масштабта өседі. Барлық экпандер циклді қозғалтқыштар сұйық сутегі, сұйық метан немесе сұйық пропан сияқты криогенді отынды пайдалануы керек, ол оңай қайнау нүктесіне жетеді. Кейбір экпандер циклді қозғалтқыштар турбинаны іске қосу және қозғалтқышты жұмыс істеу үшін газ генераторын пайдалана алады, сонда камера қысымы өскен сайын итермелеу камерасы мен соплоның жылулық кірісі артады. Экпандер циклді қозғалтқыштардың мысалдары – Aerojet Rocketdyne RL10 және болашақ Ariane 6 үшін Vinci қозғалтқышы.
The expander cycle is a power cycle of a bipropellant rocket engine. In this cycle, the fuel is used to cool the engine's combustion chamber, picking up heat and changing phase. The now heated and gaseous fuel then powers the turbine that drives the engine's fuel and oxidizer pumps before being injected into the combustion chamber and burned. Because of the necessary phase change, the expander cycle is thrust limited by the square–cube law. When a bell shaped nozzle is scaled, the nozzle surface area with which to heat the fuel increases as the square of the radius, but the volume of fuel to be heated increases as the cube of the radius. Thus beyond approximately 300 kN (70,000 lbf) of thrust, there is no longer enough nozzle area to heat enough fuel to drive the turbines and hence the fuel pumps. Higher thrust levels can be achieved using a bypass expander cycle where a portion of the fuel bypasses the turbine and or thrust chamber cooling passages and goes directly to the main chamber injector. Non toroidal aerospike engines are not subject to the limitations from the square cube law because the engine's linear shape does not scale isometrically: the fuel flow and nozzle area scale linearly with the engine's width. All expander cycle engines need to use a cryogenic fuel such as liquid hydrogen, liquid methane, or liquid propane that easily reaches its boiling point. Some expander cycle engines may use a gas generator of some kind to start the turbine and run the engine until the heat input from the thrust chamber and nozzle skirt increases as the chamber pressure builds up. Some examples of an expander cycle engine are the Aerojet Rocketdyne RL10 and the Vinci engine for the future Ariane 6.
Экспандерлік қан кету циклы
Бұл жұмыс циклі дәстүрлі экспандер циклының өзгертілген нұсқасы болып табылады. Қан кету (немесе ашық) циклында, қыздырылған отынның барлығын турбина арқылы өткізіп, одан әрі жағуға жіберудің орнына, қыздырылған отынның шағын бөлігі ғана турбинаны іске қосу үшін қолданылады, содан кейін ол бортынан шығарылып, жану камерасына қайта жіберілмейді. Отынның қалған бөлігі жану камерасына жіберіледі. Турбинадан шыққан газдарды шығару арқасында кері қысым төмендеп, турбина арқылы қысымның айырмасы артады, бұл турбонасостың тиімділігін жақсартады. Стандартты экспандер циклымен салыстырғанда, бұл турбина газдарын шығару есебінен тиімділіктің төмендеуіне қарамастан, қозғалтқыштың жоғары итермелеу күшіне қол жеткізуге мүмкіндік береді. Mitsubishi LE 9 – әлемдегі бірінші сатыдағы экспандерлік қан кету циклын қолданатын қозғалтқыш.
This operational cycle is a modification of the traditional expander cycle. In the bleed (or open) cycle, instead of routing all of the heated propellant through the turbine and sending it back to be combusted, only a small portion of the heated propellant is used to drive the turbine and is then bled off, being vented overboard without going through the combustion chamber. The other portion is injected into the combustion chamber. Bleeding off the turbine exhaust allows for a higher turbopump efficiency by decreasing backpressure and maximizing the pressure drop through the turbine. Compared with a standard expander cycle, this allows higher engine thrust at the cost of efficiency by dumping the turbine exhaust. The Mitsubishi LE 9 is the world's first first stage expander bleed cycle engine.