使用甲醇燃料的低成本液体火箭推进技术

结焦是当前烃冷却火箭发动机存在的主要问题,这就可能限制了它的工作范围和性能。甲醇(CH_3OH)能够吸热分解,在催化剂作用下变成一氧化碳和氢,并在催化过程中吸收大量的热量。在温度变化一定的情况下,甲醇吸收的焓值比氢要多,因此甲醇是一种很好的冷却剂。此外,由于甲醇密度比氢大,用来作为驱动涡轮的气体焓值高,因而在只要求用少量的氢作为驱动能源时,甲醇就有可能用于高压、低成本膨胀循环发动机。从地面的操作过程和排气产物上看,这种火箭发动机还具有环境清洁及安全的其它优点。甲醇燃料火箭发动机能够使用烃类燃料发动机的试验设备。另外,要求研制成本低、性能适中的甲醇燃料火箭发动机与烃类燃料发动机一样,技术并不难。采用这种推进技术对于未来运载器的寿命循环成本、可靠性和安全性有较大改进。开拓者宇航公司(pioneer astronautics)近来出资进行了预先推进系统研究,以检验未来探空火箭、上面级、常规运载火箭可能使用的挤压式循环、膨胀循环和发生器循环液氧/甲醇火箭发动机。作为这项研究的一部分,开拓者宇航公司凭借丰富的经验,为现有的先进火箭研制甲醇燃料发动机,以评价这些发动机系统方案的可行性。本文讨论这种发动机的优点以及研究成果。