下一个可重复使用运载火箭可能以煤油为燃料

据报道，人们司空见惯的煤油很能成为美国下一枚运载火箭的燃料。美国航天发射倡议正在考虑，在为第二代可重复使用运载火箭设计的两台备选主发动机中使用煤油作为燃料。航天发射倡议是美国宇航局的一个技术研制计划，其目标是设计一个完整的安全性、可靠性更高的、成本更低的航天运输系统。在马邵尔航天飞行中心的管理下，航天发射倡议推进计划办公室正在与工业伙伴一起研制煤油燃料RS-84原型发动机。煤油火箭发动机并不是一个新概念。20世纪60年代运送阿波罗号宇航员往返月球的土星-V火箭上的F-1发动机所使用的推进剂就是煤油。新就新在发动机的设计上。新型煤油燃料发动机需要一个集成程度更高的设计，这种设计将更可靠、更容易操作、使用的零部件更少、成本更低。新型煤油燃料发动机设计的特征是阶段性燃烧循环。与F-1发动机相比，新型煤油燃料发动机的燃烧效率更高，发动机的整体尺寸更小。新型煤油发动机的燃烧室中的压力将近2600磅/平方英尺（绝对压力），而F-1发动机燃烧室中的压力仅为965磅/平方英尺。新型煤油发动机的体积比F-1发动机的小，将可以产生110万磅的推力，只比 F-1发动机的推力低40万磅。第二代煤油发动机与F-1发动机之间最大的区别就是，新型煤油发动机可重复使用，而F-1发动机不能重复使用。RS-84与TR107原型发动机都可能成为使用煤油和富氧气体的可重复使用发动机。新型可重复使用发动机将极大地降低维护成本，而且两次飞行任务之间的周转周期较短。航天发射倡议推进项目经理Garry Lyles表示，可靠的、低维护成本的可重复使用发动机是低成本航天发射的关键。然而，煤油也有其自身的缺陷。与氢相比，煤油的冷却性能不好。煤油是一种烃燃料，随着温度升高，煤油将变得比较粘稠，并在发动机的零部件上沉淀一层坚硬的膜，这个过程被称作积焦（coking）。积焦使火箭推进剂难以通过组成发动机燃烧室的小冷凝管。煤油燃烧也在涡轮机叶片上沉积烟灰，对于具备100次飞行寿命的可重复使用火箭发动机来说，这是一个非常大的挑战。为了弥补这些不足，工程师们正在寻找控制煤油温度和在涡轮驱动系统内沉积煤灰的方法。（编译：航天信息中心 曹秀云）