燃气发生器的设计目标可以归纳如下:
①在一个紧凑部件中地产生所需的流量、温度和压力的燃气;
②启动和关机过程平滑,没有陡的温度峰、压力振荡或过量的未燃推进剂;
③根据控制系统要求,能够在较大的推进剂流量和混合比(对于双组元推进剂)范闱内工作;
④能够保持关机,不需要复杂的吹除和泄出系统;
⑤对于需要多次启动的发动机系统,能够实现再启动。
工作特点编辑
(1)燃气温度低。一般为650〜900°C,主要取决于涡轮叶片材料的许用温度。
(2)余氧系数偏离化学当量的余氧系数。通常采用富燃的低余氧系数,优点是燃气与室壁的相容性好;燃气产物的分子量低,做功能力较大。四氧化二氮/偏二甲肼等自燃推进剂的燃气发生器,余氧系数为0.05〜0.08,质量流量密度为20〜80g/(cm2·s)。发生器的流量占发动机总流量的2%〜3%。
(3)集中燃烧。富燃的发生器,其氧化剂喷嘴排列在喷注面的中心区,与相邻的燃料喷嘴组成较高的余氧系数。边区只有燃料喷嘴。保证可靠的点火,稳定燃烧,防止出现低频不稳定燃烧。
(4)停留时间长。一般为5〜12ms,以保证出口温度均匀,避免燃气局部温度升高,烧蚀涡轮叶片。自燃推进剂的停留时间选择小些,而液氧/煤油非自燃推进剂的停留时间选择大些。
在SSME中采用了两个富燃液体燃气发生器,采用两个燃气发生器易于给推进剂组元建立补燃发动机所需的高压,易于对发动机进行调节。通过改变氧化剂涡轮泵中液体燃气发生器的氧化剂流量来调节发动机推力,通过燃料涡轮泵中的液体燃气发生器来调节组元混合比,两个液体燃气发生器具有相同的结构。均装有双组元同轴管式喷嘴2的头部1及具有冷却通道的筒形身部3。从主推力室喷管冷却通道引出的热气氢进入两个燃气发生器的燃料集合器。
蒸汽发生器和锅炉具体的区别体现在:首先要从他们的工作原理来分析。蒸汽发生器产生蒸汽的热量主要来源于热载体介质——软水,他无需燃料燃烧,也无需排出气体,可以连续工作或间隙间产生蒸汽,技能环保成本较低。蒸汽锅炉有自己的独立的一套运行系统,从燃料燃烧到排出烟气,成本相对较高。