分级燃烧循环中的燃气涡轮也有两种模式,一种是富燃,一种是富氧,从字面理解,富燃就是燃料多过氧化剂,富氧就是氧化剂多过燃料,两种都能改善燃气涡轮的工作条件,性能都能得到很大的提升,比如著名的俄罗斯RD-180为代表的富氧单涡轮分级燃烧循环,美国的RS-25(航天飞机主发动机)为代表的富燃双涡轮分级燃烧循环,上文中我国的YF-130也属于分级燃烧循环中的一种。
全流量分级燃烧循环:在分级燃烧循环中,还有单涡轮和双涡轮结构,富燃的就是燃料全经过燃气涡轮,富氧的就是氧化剂全经过燃气涡轮,两者工作温度不一样,压力也要互相妥协,在全流量分级燃烧循环中,氧化剂和燃料都经过燃气涡轮,一个涡轮泵是富氧燃烧,另一个涡轮泵则是富燃燃烧,两者的“废气”再送入燃烧室,所以叫做全流量分级燃烧循环。
液氢与甲烷的全流量分级燃烧循环
这种状态下涡轮泵可以工作在更低的温度,并且压力不再需要妥协而可以让燃烧室压力更高,这也会让发动机的推力和比冲进一步得到改善,一个是方便回收多次使用,另一个也提高了发动机的性能,不过这个难度相对比分级燃烧循环(高压补燃)更高,目前只有SpaceX的Raptor发动机实现了全流量分级燃烧循环结构。
- 低温燃料的膨胀循环,和燃气发生器循环一样,也分三个级别