回到苏联这边,在科罗廖夫不满足于挤压循环之后,泵压循环就是可行的方案了。所以火箭发动机巨匠瓦伦京.佩特洛维奇.格鲁什科站了出来。在二十世纪三四十年代,格鲁什科的设计局搞出了rd-1发动机,这就是那段时间苏联非常流行的混合动力发动机。活塞发动机通过变速箱分流一部分动力驱动rd-1的泵机为推进剂增压。但是格鲁什科偏好于采用燃烧稳定的硝酸氧化剂,这使得氧化剂泵的耐腐蚀问题非常棘手。一直到1944年,格鲁什科才比较好的解决了这个问题。
这么说吧,戈达德的方案是小活塞机带动大火箭,而格鲁什科则是用大活塞机带动小火箭,不过他们的尝试都不太成功。真正推动泵压循环的还是前面说到的那位天才冯.布劳恩。
在设计a-4火箭(就是后来著名的v-2)时,冯.布劳恩跳出了挤压循环的条条框框,引入了大量的新技术,最重要的自然是泵压循环,他很自然的想到直接用泵来输送推进剂,但是用什么动力来驱动这台泵机就是大问题了。你想想的每一分重量都是宝贵的,总不能装死重的活塞发动机作为动力来源吧?
解决这个问题的突破口不在冯布劳恩,而在另一位德国工程师手里,此人叫赫尔姆斯.******。这位当年在帮德国海军搞先进潜艇研发,他主要负责动力这块。
众所周知,常规潜艇受限于蓄电池的水平,隔一段时间就得上浮打开柴油机带动发电机给电池充电。那么有没有一种办法让潜艇摆脱这种限制呢?
最好的办法自然是核动力,不过那个年代还不现实。为此工程师想了很多办法,比如干脆携带多一点氧化剂,咱们在海底也能开柴油机发电,比如苏联在二战中就尝试过储存液氧,不过低温储存的液氧危险性实在太大,弄不好就要爆,自然的俄国人是失败了。
******想到的办法是双氧水,这玩意儿比液氧安全一些。可以常温储存,更重要的是,双氧水催化分解时可以长生富含氧气的水蒸气,温度可以达到五百度,这个温度足以使烃类或者醇类燃料自然。也就是说无论是双氧水直接催化分解,还是进一步与燃料混合燃烧都非常适合驱动涡轮机,这种涡轮机就叫******透平。
当然双氧水具有强氧化性,还是相当危险的。比如1934年3月,冯布劳恩的助手沃姆克博士将双氧水同酒精混合时就发生了爆炸,当场炸死了包括沃姆克在内的三人,一度的双氧水加酒精的思路被禁止。
好在很快德国空军通过实验证明将********盐溶液作为催化剂pēn_shè到高浓度的双氧水中可以触发稳定的分解反应,这才使得德国人重新捡起******透平这条路。比如说v-2的涡轮泵就是由双氧水分解驱动的,由于其中并没有发生燃烧反应,因此这种泵只能叫气体发生器,而不能叫燃起发生器(很重要)。
-2上有a、b两个贮藏箱,a箱里是作为催化剂的********盐溶液,b箱贮藏的是80浓度的双氧水。它们在气体发生器内相遇之后发生一连串的反应,主反应是双氧水的催化分解,由于这是放热反应,而且反应相当剧烈,因此生成的是氧气和水蒸气。副反应是********受热后自身的分解,生成的是高锰酸钠、二氧化锰和氧气,副反应增大了氧气的生成量,是一大利好。
这些生成的气体推动涡轮泵输出3800转/分的580马力功率,驱动燃料泵和氧化机泵运转,使酒精和液氧的流量分别提高到58千克/秒和72千克/秒。
当时v-2的推进剂标准加注量是酒精8360磅、液氧10800磅,涡轮泵全速工作时实际只够发动机工作一分钟多点。而正是这一分钟多的上升段,就足以使v-2携带一枚近一吨的弹头飞出三百公里。
似乎是这很给力,但是对于科罗廖夫来说,这远远不够用。气体发生器跟后来燃起发生器相比还是太小巫见大巫了。科罗廖夫的想法是用燃起发生器取代v-2上的气体发生器,让涡轮泵的功率变得更大!
当然一开始科罗廖夫和格鲁什科还没有走那么远,他们打算是改良v-2的设计。准备将********盐溶液替换为镀银镍网催化器。他们发现使用镀银镍网时,70浓度的双氧水分解产物温度就能达到233度,而90的双氧水则能够达到740度。不过唯一的缺点是这种催化剂的活性是有时间限制的,仅仅只有两个小时。
经过一连串的试验,新的采用固体催化剂的r-7火箭的原始模型诞生了。其rd-107/108涡轮泵结构还比v-2有了更多的优化,除了驱动氧化机泵和燃料泵之外,还带有齿轮传动的两台副泵,其中一台专门用于为气体发生器双氧水,这样就不必像v-2一样在双氧水箱采用氮气挤压输送方式。
毫无疑问,r-7的原型算是青出于蓝了,实现了v-2所不能实现的高度集成化。但是科罗廖夫和格鲁什科就是不满意,因为其工作效率真心是不高。所以当时科罗廖夫一方面继续完善r-7的设计,另一方面也在试图突破v-2条条框框。
很快科罗廖夫就找到了思路,在他看来问题就出在了双氧水上。既然双氧水催化分解反应很碍事,那么不妨就直接用主燃烧室所用的推进剂,让它在单独的燃烧室内混合燃烧,但工作的温度可以想方设法的控制得低一点。这样的独立燃烧室就是燃气发生
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