空气呼吸火箭如何工作

在传统的火箭发动机中，将液体氧化剂和燃料泵入燃烧室，在那里它们燃烧以形成高压和高速的热气流。这些气体通过喷嘴流动，使它们进一步加速（典型的出口速度为5,000至10,000 mph的出口速度），然后离开发动机。此过程为航天器提供了推力。

如果您已经阅读了文章火箭发动机如何工作，然后你知道航天飞机需要143,000加仑的液体氧气，重约1,359,000磅。当空时，班车本身仅重165,000磅，外部坦克重78,100磅，两个实心火箭助推器的重量为185,000磅。总共613,000磅。当您添加燃料和氧化剂时，车辆的总重量会增加到440万磅。

NASA已确定，如果将车辆拿走液体氧化剂，它可以轻松降低车辆的重量，这将迅速将车辆的重量降低到约310万磅。那仍然是一辆重型车辆，但这意味着将车辆推向轨道的成本大大降低。

因此，如果您去除液体氧气，燃料不会燃烧并提供推力吗？您必须在常规火箭发动机的正常操作之外思考。顾名思义，它不会使用液体氧化剂，而是会从大气中吸收空气。然后，它将与燃料结合起来，以产生燃烧并提供推力。

空气呼吸的火箭发动机，也称为基于火箭的组合循环引擎，与一个非常相似喷气发动机。在喷气发动机中，压缩机吸入了空气。然后，发动机压缩空气，将其与燃料结合在一起，并燃烧产品，从而扩展并提供推力。喷气发动机只能用于3或4马赫的零件才能开始过热之前。在超音速燃烧冲杆中，或Scramjet，空气入口在空中吸引。随着车辆穿过大气的速度，空气会减慢和压缩。燃料被添加到超音速气流中，其中两个混合并燃烧。燃料最有可能与空气呼吸的火箭一起使用，包括液体氢或碳氢化合物燃料。

像空气呼吸的火箭一样高效，它们无法提供升空的推力。为此，考虑了两种选择。NASA可能会使用涡轮喷射或空气仪的火箭将车辆从地面上取出。一个空气启动火箭就像普通的火箭发动机一样，除了它的速度足够高，也许是在两到三马赫时，它会增加燃料在大气中使用空气的氧化，然后再升至10马赫正常的火箭功能。这些空调的火箭被放置在捕获空气的管道中，并且可能比传统火箭提高性能约为15％。

此外，NASA正在制定一项计划，通过使用磁悬浮（Maglev）轨道。使用Maglev轨道，车辆将加速至高达600英里 /小时的速度，然后升向空中。

升空之后，车辆达到了两倍的声音速度后，弹声火箭将关闭。然后将通过空气呼吸的火箭车提供推进，该火箭车将吸入氧气大约一半以燃烧燃料。这样做的优点是，它不必像过去的航天器那样在航天器上存储那么多的氧气，从而降低了发射成本。一旦车辆达到声音速度的10倍，它将切换回常规的火箭动力系统，以最终推入轨道。

因为它会减少氧化剂的重量，所以车辆比当前的航天器更容易机动。这意味着，乘坐呼吸火箭驱动的车辆行驶会更安全。最终，公众可能会乘坐这些车辆进入太空太空游客。

马歇尔中心和NASA的格伦研究中心克利夫兰（Cleveland）计划在2005年内在内部内部设计飞行重量的火箭发动机。