主题：不该省的不能省（2） -- fakeone

最近看油管上关于空叉星舰的视频，提到几次星舰试飞，回收测试过程中都有最后关头火箭发动机点火不畅，分析原因是液氧供应线路中有结冰问题。一直不得其解。（好好的液氧管路里怎么会有水冰呢）

最近看到另一个视频才明白怎么回事。

https://youtu.be/LgZRyeNAa0A?si=m8aWt2NcEPSo8mMt

这个视频的油管博主还是个比较少见的黑人科普类作者。

这要从星舰的猛禽火箭发动机说起。

猛禽采用的是全流量分级燃烧循环。下图是示意图。

要提高猛禽发动机每台每秒吨量级（600-700公斤/秒）的燃料和氧化剂运输量。（类比大客机发动机的燃料消耗每秒撑死10公斤）

火箭氧化剂和燃料都是用涡轮泵输送到的，涡轮泵则由预燃烧室驱动。

如图猛禽发动机有两个预燃室。富氧（大部分液氧，小部分液态甲烷）预燃室驱动液氧泵，富燃（大部分液态甲烷和少部分液氧）驱动液态甲烷泵。这里的“大部分”“小部分”液氧其实又是液氧主泵分流出来的。同理对应“大部分”“小部分”液态甲烷是由液态甲烷主泵分流出来的。在预燃室燃烧过的燃料和液氧再jin入主燃烧室充分燃烧。是以叫分级燃烧。而所有燃料和液氧都经过涡轮泵-预燃室-主燃烧室，所以叫全流量。

这麽复杂的好处是

1. 预燃室都不是最佳比例，燃烧不充分，多余的液氧和甲烷可以降温，所以预燃室温度低，对驱动涡轮材料要求不高，而所有燃料氧化剂都过预燃室，因此驱动涡轮的气体量大，驱动力足够，火箭主燃烧室可以达到很高的工作压力。

2.燃料和液氧都经过预燃室，还是会气化，这样在进入主燃烧室后会混合很充分，燃烧效率高。加上所有燃料和氧化剂最终都经过主燃烧室，没有浪费。

3富氧预燃驱动主氧泵，富燃预燃驱动主燃料泵，这样预燃室涡轮和主泵（同一个轴）之间的密封简单些。

所以猛禽发动机做到了所有液氧甲烷火箭发动机中最高的工作压力和比冲（效率）。其实猛禽的工作压力是有史以来火箭发动机中最高的。

图来自维基

https://en.m.wikipedia.org/wiki/SpaceX_Raptor

然后说，燃料和氧化剂需要大概率泵来输送，燃料箱和液氧箱中也要有一定压力才好工作。

最经济的压力来源就是汽化的燃料或液氧本身了。

在星舰的回收液态甲烷燃料箱中的是用一小部分液态甲烷通过热交换器蒸发后提供压力。

而到回收时用的液氧箱中，空叉节约的风气又起作用了，要省掉热交换器，决定用发动机富氧预燃室的输出分流一点过来提高压力。。。

压力是妥妥够了，但富氧预燃室输出除了氧气还有氧和甲烷燃烧的产物（二氧化碳和水！）

而水（蒸汽）遇到液氧箱中至少零下183摄氏度的液氧后就会结冰！！！冰造成了液氧管理中的部分堵塞！！！

而且事实是即使星舰回收成功了，也得要人爬进液氧燃料箱去清理里面的残冰/水😓😱

有时节约也和脑残同结果啊😯

不过空叉还是决定要改设计了。老老实实用换热器汽化液氧给液氧箱加压。