小比爾的部落格

在火箭引擎循環裡，推進劑由渦輪泵加壓且在燃燒室燃燒來產生推力。引擎循環根據驅動渦輪泵的方式分類。 基於驅動渦輪後如何處理氣體分成下列二種類別:

封閉循環(Closed cycle) – 氣體回到主燃燒室再度燃燒 ; 

開放循環(Open cycle) – 氣體被排出.

也有基於渦輪氣體生成方式來分類的， 共有二種：

氣體在輔助燃燒室(副燃燒室)產生 ; 

由冷卻燃燒室的推進劑驅動渦輪.

這些類別被稱為"兩階段燃燒循環"(two-stage combustion cycle ； 封閉循環&有副燃燒室 )  、  "氣體產生器循環"(gas-generator cycle ； 開放循環&有副燃燒室 )  、  "完全擴張循環"(full expander cycle ； 封閉循環&無副燃燒室 )  與  "擴張排放循環"(expand bleed cycle ；開放循環&無副燃燒室  )。 

每一種引擎循環特性描述如下: 

(1) 性能 

開放循環("氣體產生器循環"與"擴張排放循環")渦輪驅動氣體被排出。而封閉循環("兩階段燃燒循環"與"完全擴張循環")在驅動渦輪後，氣體在主燃燒室燃燒並做為推力；這使得封閉循環引擎有高比衝值(總推力/推進劑重量)，具有較優異的性能。 

(2) 簡單化 

擴張循環("完全擴張循環"與"擴張排放循環")沒有副燃燒室且構造簡單。

(3) 再度點火的可控制性

具有副燃燒室的引擎("兩階段燃燒循環"與"氣體產生器循環")在產生渦輪驅動氣體時，控制每個燃燒室再度點火的時間點是複雜的，因為副燃燒室和主燃燒室是分開的。而封閉循環("兩階段燃燒循環"與"完全擴張循環")的再度點火控制又更複雜，因為主燃燒室在渦輪的下游(燃料先經過渦輪再流至主燃燒室)以至於主燃燒室點火壓力增加影響泵的操作，會導致渦輪的排氣壓力增加。而"擴張排放循環"引擎 燃燒室壓力增加與渦輪功率增加的時間點是一起的，因為冷卻燃燒室的氣體被用於驅動渦輪且被排出。渦輪背壓( backpressure)對於燃燒壓力是免疫的，而且可以自動控制方式讓引擎啟動。

 (4) 安全性

副燃燒室("兩階段燃燒循環"與"氣體產生器循環")產生渦輪驅動氣體的系統中，氧化劑和燃料流率（混合率）的調節控制著渦輪驅動氣體的溫度。換句話說因為異常因素改變控制的混合率，例如閥故障，渦輪驅動氣體的溫度可以提高到最高3500 K，這可能會導致災難性的破壞。相對的在"擴張排放循環"系統中，用於冷卻燃燒室的氣體被用來驅動渦輪。在燃燒室中混合率變化對渦輪氣體溫度幾乎沒有影響。這是一個本質安全的循環。

 (5) 增加引擎推力

在副燃燒室("兩階段燃燒循環"與"氣體產生器循環")產生的渦輪驅動氣體的系統中，引擎的推力是由副燃燒室的功率所控制，所以可簡單地提高在副燃燒室中的燃燒氣體流量來增加推力。 在"擴張排放循環" 推力可以藉由擴大燃燒室和吸收用於驅動渦輪所需的熱量而增加到大約200公噸。"完全擴張循環"系統中 因為渦輪驅動氣體會回到燃燒室中，使得泵排出的壓力上升和燃燒室變得過大以至於無法吸收來自渦輪驅動力量的熱量。

"兩階段燃燒循環"----  RD-170/180 , RD-191 , SSME , LE-7/7A , RD-0120

"氣體產生器循環"----  RS-68 , Merlin-1 , LE-5 , J-2 , F-1 , Vilcain ,YF-20 , YF-75

 "完全擴張循環"----

 "擴張排放循環"---- LE-5A/5B , MB-XX , LE-9

"兩階段燃燒循環"的LE-7A與 "擴張排放循環"的LE-X 比較圖，LE-X主燃燒室比起LE-7A大許多、無副燃燒室，噴嘴較短小；馬達運作時LE-X溫度比LE-7A低得多，整體構造也較簡單。

影片裡有不少俄國液態引擎，其中RD-170是一種兩階段燃燒循環系統，為世界推力最大的液態燃料引擎，具有4個噴嘴4個燃燒室與一個渦輪泵二個副燃燒室。