第219章 甲烷火箭的点火方式

tea-teb这种傻瓜式点火剂，显然不适用于未来飞行环境更复杂的甲烷火箭，而主流点火方式就那么几种，秦宇细细盘算起来。

“液氧/甲烷的推进剂组合难以接触自燃，也就增加了点燃难度。除化学点火外，像导火索点火、电热丝点火、催化剂点火，这几种虽然可以用，但点火能量比较低，咱们不考虑。”

“还有电点火、微波点火、激光点火、压电式点火几种方式，点火能量都非常大。即使液氧/甲烷的温度再低，也能做到一触即燃，可以考虑钻研一下！”

秦宇给出了自己的意见。

安妮捏着下巴思索起来，缓缓答道：

“这些点火方式，我最近翻看过几篇论文，也有所了解，感觉各有高低吧。秦总，您觉得选择哪一种火箭的点火方式更合适？”

秦宇笑了笑，这小姑娘是一点弯路也不想走啊，打算直接从嘴里把答案套出来。

不过直说也没关系，既然其余点火方式用不上，也没必要折腾人家去翻遍书山卷海的做比较了。

秦宇坦言道：“要我说，你们就把精力集中在电点火的方式上吧，准确来讲，要叫火炬式电点火。至于它为什么更合适，是因为微波点火、激光点火和压电式点火，没那么多的研发时间……”

安妮点点头，表示明白了。

所谓火炬式电点火，说简单点，类似于汽车发动机的火花塞，通过在电极之间施加高电压产生火花，来点燃混合气体或推进剂。

而火箭发动机也是类似原理，先将一小部分的氧气/天然气注入到燃气发生器，再由电火花塞引燃，进行预燃烧。

由于氧气/天然气本就是火箭的主燃料，分别来自两个贮箱，所以这股小火会像火炬一样源源不断的燃烧，并稳定喷进主燃烧室，直到燃起滔天大火！

这种方式，根本原理仍是由小火引燃大火，却无需担心类似tea-teb点火剂意外耗尽的情况，也不需要设置额外的副流道。

因为预燃烧的初始燃料，就来自于液氧和甲烷贮箱，这是取之不尽用之不竭的。

秦宇一边比划着，一边给安妮描述起来，

“只需要分别从液氧、甲烷的贮箱，接两条流道到燃气发生器，最好是让-183c的液氧、-161c的甲烷，以气态的形式进入。毕竟氧气/天然气的混合物，点火难度会低一些。”

“而且通过火炬式电点火，可以更精确的调节燃气发生器的初始能量、火焰强度，从而更好地控制发动机的燃烧情况，变推力的调节也能大幅提升。”

“预燃烧和主燃烧都采用了液氧/甲烷，也能降低系统的复杂性，燃烧匹配性更好……”

安妮听明白了大概，提问道：“可是让液氧、甲烷以气态的形式进行预燃烧，光这个过程，就有点小难度了呀。”

秦宇摆手，考校她说：“动动脑筋想一想，这个过程真的很难吗？”

安妮转着眼珠琢磨起来，思考秦总抛过来的这个问题。

把-183c、-161c的液态液氧/甲烷，分别以气体的形式注入到燃气发生室，这一点都不简单啊……

但瞧秦总的态度，仿佛这是个简单到家的答案。

安妮搔着脑袋，冥思苦想，但就是思索不出来。

若想让零下近二百度的燃料，变成气态混合点燃，那么除了点火器、点火电极、燃料供应管道以及相关控制电路外，还得增加一个燃料加热系统吧？

毕竟能量守恒定律在那儿摆着呢，液体变成气体是要吸收热量的……

吸收——热量？

安妮的后脑勺一亮，猛然想到了什么，嘀嘀咕咕起来，“冷却循环系统……是冷却循环系统吧？”

秦宇露出慈父般的笑容，“孺子可教也。”

安妮雀跃的鼓了鼓掌，心道原来如此，让液氧/甲烷变成气态氧/天然气的诀窍，果然藏在冷却循环系统这里！

秦宇说：“星火系列的冷却循环系统，来自什么，没忘记吧？”

安妮欣然颔首，

“是由‘迎风-100’的燃烧室冷却系统改造来的，这款系统共内外双层，外层设计了360个冷却槽，它的工作原理类似马克沁重机枪的水冷枪管。”

“在火箭发动机工作时，会产生数千摄氏度的高温，释放的高温燃气会从冷却系统的内层排出，而-183c的液氧流过外层进入燃烧室。”

“此过程中，液氧不仅完成了燃烧反应，还降低了发动机的温度，可以说一举两得！”

秦宇嗯了声，提醒她道：

“液氧甲烷发动机的冷却循环更容易，除-183c的液氧外，液态甲烷也是-163c，完全可以设计成三层冷却结构。”

“内层仍是排出高温燃气，中间层流过液氧、外层流过甲烷。如此一来，燃气发生器所需的气态氧/气态甲烷不就诞生了？”

安妮兴奋的点头，

“那我们唯

一需要做的，就是在火箭初始的点火阶段，给燃气发生器预留一部分气态氧/气态甲烷即可。”

“在首次点火发射后，等发动机进入到三千摄氏度的高温，便可以源源不断从冷却循环系统中，抽出高温蒸发的气态氧/气态甲烷储存，这个点子简直太棒了！”

秦宇嘱咐道：“从冷却循环系统抽取初始燃料，还是比较容易的，关键在于火炬点火器和高承压火花塞的研制，这个需要你们费不少心思。”

安妮问：“需要注意哪些东西吗？”

秦宇列举起来，

“诸如点火频率、推进剂进入时序、点火能量匹配、点火位置等，都是电点火的敏感因素，任何一项操作不当，都可能引起较大点火冲击，导致任务失败。”

“由于液氧甲烷火箭是为深空探索做准备，推力和燃量比较大，我建议你们设计一下双燃气发生器的方案：一个产生燃气驱动涡轮泵转速，另一个驱动喷注器供量，各司其职实现更精准的变推力调节。”

“火炬式电点火器的设计，不急于一时，你回去后先准备一份设计方案，提报上来我帮你看看、修改一下，再转入样品测试。”

“重点对点火器的高空环境/真空环境模拟点火，进行测试，每种点火都不得少于3万次，才算测试通过……”

秦宇跟安妮在发动机试验场，就液氧甲烷的问题畅谈了半天，解决了小姑娘一部分的困惑。

除点火方式外，还涉及到推力室热防护问题、大功率涡轮泵问题、可重复使用问题等，双方做了深入的探讨。

秦宇最后拍拍她的肩膀，语重心长道：

“这些问题，通过我给你讲的，回去以后多琢磨，不懂的回来问我。同时也要多发动脑筋，去探究问题的本质，也就是亚里士多德的第一性原则。”

“比如说火箭，这玩意看起来很高大上、充满科技感，本质上就是由宇航级的铝合金再加上铁铜合金及碳纤维制成的。”

“原理也很简单，就是牛顿第三定律，或者干脆想象成一个扎紧的、充满空气的气球：一旦松开，空气就从里往外喷，气球沿反方向飞出，道理是一样的！”

“再比如价值百万级的航天计算机，本质上就是银行自助atm机的升级版；再比如航天级的亚轨道飞船安全带，本质上也是汽车安全带而已。”

“平常想不通的事，就把它分解成最基础的东西，多去探寻本质才是科学家从0到1、取得颠覆性创新的法宝……回去沉淀沉淀吧……”