双组元推进剂 500 N 级推进器,用于月球着陆时的轨道控制和速度调节。它采用了国产陶瓷燃烧室,实现了世界上独一无二的“宽推力范围和脉冲操作”组合。其高性能还有助于减轻推进系统的整体重量。
本文介绍了用于中小型无人机的电动涡扇发动机分布式结构的研究结果,其设计推力范围为 3 至 7.5 和 7.5 至 30 kN。发动机子系统被视为具有内置控制系统的独立智能模块,通过数字通道与中央发动机控制和诊断单元交换数据。关键智能发动机单元组合在以下子系统中:起动器和涡轮发电机、油泵、导叶执行器、燃油泵、燃油计量单元、控制和诊断单元。所有泵和导叶执行器均由电力驱动。控制和监控信号通过数字总线传输。介绍了每个子系统的功能和可靠性分析、技术配置设计。基于对无变速箱电动涡扇发动机分布式控制系统架构的分析,提出了所述子系统的不同配置。
虽然 AST 推力平衡器目前的状态已经超出了其设计目标,但它还有进一步改进的潜力,以实现更高的分辨率和更低的噪音。从我们的角度来看,机械结构似乎尚未达到极限。目前,AST 正在构建基于非常相似的机械设计的推力平衡器的新版本,它将具有改进的电子元件。目前,音圈致动器能够产生从 -1.8 N 到 1.8 N 范围内的力,固有分辨率为 16 位,通过插值技术略有增强。新版本的推力平衡器将使用分辨率更高的组件,因此在高达 1 N 的整个测量范围内表现出更好的性能。此外,还将开发一种专用于推力噪声测量的新型音圈电流源。它仅覆盖较小的推力范围,从而显着提高分辨率并降低此特定应用的噪音。在目前的状态下,推力平衡电子设备仅由标准型部件组成。在全新改进的电路设计的关键部分使用低噪声部件也有望显著降低整体本底噪声。作为一项附加功能,新型推力平衡器将配备第二个独立的现场校准装置,该装置基于物理原理而非音圈致动器。因此,这种新装置与现有的第二个音圈致动器相结合,将提供两种独立的现场校准方法,从而实现绝对推力测量的高精度。
项目一开始,分级燃烧循环火箭发动机就被选定为基准推进系统,其燃烧室压力为 16 MPa [3]。全流量分级燃烧循环采用燃料富集的预燃室燃气轮机驱动氢泵,采用氧化剂富集的预燃室燃气轮机驱动液氧泵,是 SpaceLiner 主发动机 (SLME) 的首选设计方案。SpaceX 已经将雄心勃勃的全流量循环用于配备 Raptor 发动机的 Starship&SuperHeavy [39]。从某些方面来看,SpaceX 的这一概念与 SpaceLiner 想要成为的多任务可重复使用运载火箭类似 [9]。Raptor 发动机受到其星际任务的影响,因此使用了不同的推进剂组合 LOX-LCH4,这种组合有朝一日可能会在火星上现场生产。 SpaceLiner 7 要求助推级发动机的真空推力高达 2350 kN,海平面推力为 2100 kN,载客级则分别为 2400 kN 和 2000 kN。这些值对应于 6.5 的混合比,标称运行 MR 范围要求为 6.5 至 5.5。SpaceLiner 8 的配置目前处于初步定义阶段,其发动机推力与 SL7 保持类似的水平。这些推力足以满足超重型运载火箭的应用,并且与欧洲地面测试基础设施的限制兼容。法国目前正在研究一种部分类似的分级燃烧 LOX/甲烷发动机,推力范围从 2000 kN 到 2500 kN,名为 PROMETHEUS-X。[20] 助推级和载客级/轨道器 SLME 发动机的膨胀比已调整到各自的最佳值;而质量流量、涡轮机械和燃烧室在基准配置中假定保持不变 [18]。表 3 概述了通过循环分析获得的标称 MR 范围内的主要 SLME 发动机运行数据 [19]。表中列出了 SpaceLiner 两种不同喷嘴膨胀比(33 和 59)的性能数据。[19] 中显示了 SLME 的完整预定义运行范围,包括极端运行点。