燃燒室壓力問題
蘇聯(lián)人能夠把壓力調(diào)得很高,一方面的確是超低硫含量的煤油幫了大忙。不過,后來他們發(fā)現(xiàn)了繼續(xù)提升壓力的方法。把我能想到的燃燒室壓力提升的手段總結(jié)為五大因素,在這里寫出來,以便大家交流:
第一,蘇聯(lián)有得天獨(dú)厚的低硫含量的煤油。燃料好,結(jié)焦概率就會低。好的食材,對人和發(fā)動機(jī),都很重要。
第二,蘇聯(lián)人的發(fā)動機(jī)內(nèi)型面比美國人的粗糙。但是,這種粗糙是故意留下來的。想把內(nèi)型面磨得像鏡面一樣,蘇聯(lián)人能夠做到。但是,他們有幾個數(shù)學(xué)很好的科學(xué)家,建議保留內(nèi)型面一定的粗糙度。這樣,高溫氣流能夠在內(nèi)壁附近形成湍流,可以讓換熱效率提升3倍以上。
第三,RD-170有巧妙的冷卻環(huán)設(shè)計(jì),可以形成超臨界冷卻液膜。這個可以由耶夫列夫方法推導(dǎo)進(jìn)行驗(yàn)算。
第四,對高溫合金和耐高溫涂層的研究和成功應(yīng)用,使得燃燒室本身有著超高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和熱學(xué)性能。
第五,RD-170的加工工藝有獨(dú)到之處。RD-170的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)分析了V-2火箭發(fā)動機(jī)(最大壓力1.5MPa)的燃燒室結(jié)構(gòu),摸透了雙層鋼板套層結(jié)構(gòu),并徹底摒棄了那種過時(shí)的設(shè)計(jì)。他們分析了美國“大力神”導(dǎo)彈的發(fā)動機(jī)和F-1火箭發(fā)動機(jī)(最大壓力為7MPa)的雙錐管束加金屬絲纏繞的結(jié)構(gòu),同時(shí)也回顧總結(jié)了蘇聯(lián)以前設(shè)計(jì)的發(fā)動機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)。取長補(bǔ)短后,他們創(chuàng)造了升級版的銑槽加釬焊外壁的加工方法,使得燃燒室內(nèi)壁的導(dǎo)熱率大幅提升。