Cykl ekspandera jest ciekły propelent silnika rakiety konfiguracja , w której turbina z turbopompy jest napędzany przez rozszerzenie kriogenicznego propelent, który krąży w ściankach komory spalania i dyszy do ochłodzenia, i przechodzą ze stanu ciekłego w stan gazowy. To urządzenie zastępuje generator gazu oddzielony od komory spalania, służący do zasilania turbiny w cyklu generatora gazu .
Cykl ekspandera może być zamknięty lub otwarty. W pierwszym przypadku gazy, które zasilały turbinę turbopompy, są ponownie wtryskiwane do komory spalania. W drugim przypadku są one albo wyrzucane, albo wtryskiwane do dolnej części dyszy w celu jej schłodzenia.
W cyklu odpowietrzania ekspandera , zamiast przepuszczania całego paliwa przez turbinę, a następnie do komory spalania, tylko część jest używana do zasilania turbiny bez wchodzenia do komory spalania. Spalanie, ale jest albo opróżniane, albo wtryskiwane do dolna część dyszy, aby ją schłodzić. Taka konfiguracja powoduje utratę wydajności związaną z niewykorzystaniem energii chemicznej paliw, które nie zostały spalone w komorze spalania. Z drugiej strony umożliwia uzyskanie w komorze spalania wyższego ciśnienia, rzędu 2-3 krotnie wyższego niż w cyklu z zamkniętym ekspanderem. Gardziel dyszy może być zmniejszona, co zwiększa współczynnik sekcji rozbieżnej części. To częściowo kompensuje utratę wydajności związaną z otwarciem cyklu, umożliwiając jednocześnie osiągnięcie wyższych ciągów.
Silniki wykorzystujące cykl ekspandera mają wysoki impuls właściwy , ale ich ciąg jest ograniczony, często rzędu stu kiloniutonów. Dlatego służą do napędzania górnych stopni wyrzutni.
RL10 z Pratt & Whitney , wprawiają w ruch i podłóg Centaur nadal używane na wyrzutni Atlas V , a na drugim piętrze DCS wyrzutnia Delta IV . Możemy również wspomnieć o silniku Vinci , który wyposaży górny stopień Ariane 6 w specyficzny impuls 465 s . Chiński silnik YF-75D napędzający górny stopień Long March 5 jest również przykładem zastosowania cyklu ekspandera, w tym przypadku zamkniętego.
Silnik | Kraj | posługiwać się | Ergols | Rodzaj | Pchnięcie
(w pustce) |
I sp (w próżni) | Nacisk | Pierwszy lot | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
BE-3U | Stany Zjednoczone | New Glenn | LH2 / LOX | otwarty | 710 kN | W opracowaniu | |||
BE-7 | Stany Zjednoczone | Niebieski księżyc | podwójnie | 40 kN | W opracowaniu | ||||
LE-5A | Japonia | H-II | otwarty | 121,5 kN | 452 s | 3,7 MPa | 1994 | ||
LE-5B | Japonia | H-IIA | otwarty | 137 kN | 448 s | 3,6 MPa | 2001 | ||
LE-9 | Japonia | H3 | otwarty | 1,471 kN | 426 s | 10,0 MPa | W opracowaniu | ||
RD-0146D | Rosja | Angara | Zamknięte | 68,6 kN | 470 s | 5,9 MPa | W opracowaniu | ||
RL-10B-2 | Stany Zjednoczone | Delta IV | Zamknięte | 110 kN | 465,5 s | 4,4 MPa | 1998 | ||
Vinci | Europa | Ariane 6 | Zamknięte | 180 kN | 465 s | 6,0 MPa | W opracowaniu | ||
YF-75D | Chiny | Długi spacer 5 | Zamknięte | 442 s | 2016 |