火箭发动机动力系统

火箭发动机是使火箭具有强大推力的动力系统，包括主动力系统和其他辅助动力设备。按照燃料形式，分为固体（推进剂）发动机、液体（推进剂）发动机、固液混合（推进剂）发动机，推进剂包括燃烧剂和氧化剂两部分。这3种推进剂的火箭发动机结构是不同的。

（1）固体火箭发动机：固体火箭发动机通常由燃烧室、喷管和点火装置等组成。燃烧室放置固体推进剂药柱，燃烧室的后部连接喷管，喷管可以是一个或多个。点火装置由电爆管、点火药和壳体结构组成，它实际上也是一个小型的固体发动机。点火装置按照不同的点火要求，可以安装在发动机的头部、药柱的中部或尾端。发动机工作时，先通电使电爆管爆炸，引燃点火药，然后由点火药点燃存放在燃烧室内的药柱，药柱燃烧产生的燃气流通过喷管高速喷出而产生推力。

固体火箭发动机结构较简单、工作可靠，药柱可长期贮存于燃烧室内，但效能较低、工作时间短，不易多次启动，推力大小、方向的调节也比较困难。

（2）液体火箭发动机：液体火箭发动机一般由推力室、推进剂供应系统和发动机控制系统组成。

①推力室：是发动机中产生推力的部分，由推进剂喷注器、燃烧室和喷管组成。对于非自燃推进剂，还有点火装置（如火花塞等）。推进剂由喷注器喷入燃烧室，经雾化、混合、燃烧，形成3000～4000℃的高温和几十兆帕的高压燃气，在喷管内迅速膨胀，以每秒数千米的速度高速喷出而产生推力。

②推力剂供应系统：是把液体推进剂从贮箱输送到推力室的系统，这好像是人的心血管系统一样，构造十分复杂，有挤压式和泵压式两种。对现代大型火箭，主要是泵压式（包括泵、涡轮、传动机构和涡轮启动系统等）。

推进剂是靠高速转动的涡轮泵送到推力室的，因此，涡轮泵常常被说成是火箭的心脏。发动机要工作，必须先让涡轮泵转动起来，涡轮启动系统就像是心脏起搏器一样。

③发动机控制系统：作用是控制发动机的启动、点火和关机（即熄火）等工作程序，控制推进剂的混合比例，控制推力的大小和方向等。工作程序控制由事先设计好的程序打开和关闭发动机供应系统的阀门来完成。推进剂的混合比例和推力的大小，则通过发动机上特有的装置和方法来控制。推力方向控制一般采用摇摆发动机，即通过发动机的偏转来调整推力方向。石墨舵偏转和发动机的摇摆，都是由火箭的控制系统发出命令，通过液压伺服机构来完成的。

液体火箭发动机的主要优点是工作效率高，工作时间长，可以多次启动，推力大小和方向都可以控制。缺点是发动机结构复杂，推进剂（包括燃烧剂和氧化剂）不易长期存贮。在大型运载火箭发射前，要现场进行灌装，易引起危险。

（3）固液混合火箭发动机：这种火箭发动机一般是由放置固体燃料（或氧化剂药柱）的燃料室、喷管和贮放液态氧化剂和燃烧剂的贮箱，以及液体推进剂组分供应系统所组成。

当发动机工作时，可以是固态、液态推进剂组分相互接触时自燃点火，也可以像固体发动机那样安装一个火药点火器。液体推进剂组分的供应则利用压缩气体或燃气涡轮泵。

上述3种发动机，不论哪种类型，提高其性能主要是提高发动机的喷气速度。因此，最重要的是选择高性能的推进剂。同时要优化发动机设计方案，在尽量减少发动机自重的同时，提高推进剂的比冲值（即能量效应）。

火箭飞行控制系统是运载火箭的“智能”部分，好比是火箭的“眼睛、大脑和手脚”，通常由制导系统、姿态控制与电源配电组成的火箭飞行控制系统，设置在地面的测试检查及发射控制系统组成。