有这么一款发动机，价格便宜，性能良好，结构简单

有这么一款发动机，历史悠久，用途广泛，至今仍然发光发热

有这么一款发动机，推举着勇气，机遇等知名航天器向着目标飞去

它就是挤压式发动机，从1923到2023，从德尔塔II到航天飞机都有他的身影。

挤压式发动机（pressure-feed）是一种简单的发动机设计，是利用高压气体将推进剂从储罐压出，进入燃烧室的一种循环方式。

挤压式发动机分为两种——单组元挤压发动机和双组元挤压发动机。顾名思义，单组元挤压发动机仅使用一种推进剂，而双组元发动机使用两种不同的推进剂。

单组元挤压循环发动机

单组元挤压循环发动机，与冷气推进器非常相似。发动机仍然有一个充满高压惰性气体的储箱。然而，此外，还有一个装有推进剂的低压罐，通常是肼（N2H4）。单组元挤压机通过打开从储箱到发动机的阀门，同时保持储箱的压力。它们还调节高压罐和储箱之间的另一个阀门。这种高压罐一般装有化学活性不强的高压气体，如氮气或氦气。单组元挤压机比冷气推进器更有效。这是因为它们通过在催化剂床上运行来利用所用推进剂的一些化学能，压力也更高。肼是最常见的单组元推进剂之一。它流经注入铱的氧化铝床，这是一种强大的催化剂。由此产生的反应将肼中的化学能转化为动能。然后，发动机产生压力将高温气体排出。

复合材料缠绕压力容器（COPV）

简单来说就是一个提供压力的瓶子

与来自冷气体推进器的稀薄气体相比，使用密度更高的液体推进剂会产生更高的效率。这导致相同质量燃料的油箱更小。结果比冷气体推进器的比冲高约三倍。因此，单桨压力供给发动机是反应控制推进器（RCS）的一个很好的选择。航天器使用RCS进行姿态控制和精细平移。当简单性和可靠性最重要时，这种发动机也很好。

当环境需要大型、轻型、加压容器来运输流体和气体时，您需要一个安全、可靠且结构寿命长的存储容器。在这些情况下，最好的选择自然是COPV。当发射到太空或以其他方式运输潜在危险物质时，安全高效的加压容器是一种必要的需求。如果在这些应用过程中发生泄漏，显然会在多个层面上是灾难性的；例如，如果发生泄漏导致的爆炸，您可能会面临生命、设备、声誉和财务资源损失的风险。（你猜猜这段是从哪里截的）

而COPV也有闯大祸的时候。2016年，一发F9因为二级COPV的问题而爆炸

双组元推进剂挤压循环发动机

双组元推进剂挤压循环发动机，与单组元挤压机基本相同。顾名思义，区别在于一对燃料箱和加压箱。一组储存燃料，另一组储存氧化剂。它们仍然采用与单组元挤压机和冷气推进器相同的原理。这就是唯一的活动部件是简单的阀门。与单组元挤压机的不同之处在于，这些发动机可以使用更有活力和更有效的推进剂。例如四氧化二氮（NTO）和不对称甲基肼（UDMH，偏二甲肼），甚至甲烷和液氧。大多数双组元推进剂系统将利用自燃推进剂，因为它们简单。自燃推进剂是相互接触时自燃的推进剂。任何使用自燃的系统都非常简单可靠，因为它不需要点火源。

优点

挤压循环最主要的优点还是避开了结构复杂的涡轮泵，可以大幅降低发动机的制造成本和复杂程度。这种火箭发动机十分轻便简单，易于制造，非常适合经验不足而正在研发小型火箭的研发商。

缺点

但是由于储罐需要承压，壁厚较大，因此消极质量较大，火箭干质比较低；为避免干质比数据过于难看，增压气体压强不能太大，又限制了燃烧室压强，导致性能较低，不能运用在大型的高性能发动机

因此，运载火箭通常不使用压力供给发动机。然而，几乎每个航天器都使用它们。比如说航天飞机上的OMS（轨道机动系统，即为两台装在尾部的AJ10-190）。

V2

现代弹道导弹和运载火箭的鼻祖可以追溯到第二次世界大战期间，德国人发明的V-2弹道导弹。而V2导弹使用的发动机就是一台液氧乙醇挤压机，可以被认作第一枚使用挤压循环的导弹。

V2导弹使用33.3%的高锰酸钠溶液和80%的过氧化氢溶液为压力源，二者接触后产生大量气体，使其推动储箱内工质流动。但当时的工艺技术和材料学并不发达，导致其极易出现各种问题导致发射失败，也正亏如此，同盟国的民众避免了被屠戮的命运。

AJ-10家族

AJ(AeroJet)10是世界上最早将挤压循环运用于航天的发动机。最初是为先锋号设计的，后来发展成为Able和Delta上面级所用的版本。先锋号的发动机是AJ10-37;适用于后来的 Able 型号 是AJ10-41 和 AJ10-42(均使用RFNA/UDMH)。

1957年8月4日，空间技术实验室（后来的TRW）副经理Paul Degarabedian提出了一种结合空军雷神中程弹道导弹的美国月球/行星际运载火箭作为海军先锋卫星发射器的第二级和第三级。这个想法并没有通过，但一个月后，他提出了一个两级雷神先锋火箭模型，他称之为雷神A或Able，用于测试洲际弹道导弹弹头的次尺度模型。这引起了人们的兴趣，并在一个月内向Aerojet下了几个先锋号二级的订单。STL团队使用了雷神自己的制导系统，并在内部构建了有效载荷接口舱和弹射执行器。此外还需要增加1公斤压载物，以防止两级火箭的残骸超过其南大西洋的既定落区并坠落在非洲。

STL电子实验室的乔治·穆勒（George Mueller）后来成为美国宇航局阿波罗计划的重要经理，被任命为这个价值55亿美元的机密计划的项目经理。Aerojet的 Able上面级的第一次测试于21年1958月4日开始。三周后，综合测试完成，助推器被宣布准备飞行——距离构思仅四个月！

以下是AJ-10发动机的主要型号

AJ-10-138

使用NTO / Az-50（四氧化二氮/混肼-50.混肼-50是肼和偏二甲肼的50/50重量份混合物，上世纪50年代末由美国通用航空喷气公司研制，高能，广泛用作火箭燃料，混肼对肼冰点过低的问题进行了改性，比肼更稳定，比单纯UDMH具有更高的密度和沸点，提高了安全性，并允许用作发动机中的循环冷却，采用四氧化二氮作为氧化剂。在大力神火箭等美系毒发中均采用此燃料。）火箭发动机。停产。最初是为Vanguard和Able开发的。在 Transtage 中使用了两个，推力从 3540 kgf 增加到 3628 kgf，具有更高的比冲。1964-1980年飞行。用于泰坦IIIC，泰坦IIIA，泰坦3C7。

AJ10-131

使用NTO / Az-50，用于阿波罗飞船服务舱。

OME AJ-10-190

NTO / MMH甲基肼火箭发动机。研究 1972.用于航天飞机轨道飞行器轨道机动系统吊舱的发动机，用于轨道插入、机动和再入起始。1981年首飞。

推力：26.70千牛

干重：118 千克

比冲：316 秒。

高度：1.96 米

直径：1.17 米

航天飞机轨道飞行器轨道机动系统（OMS）中使用的发动机。航天飞机轨道飞行器携带两个OMS吊舱（由Aerojet创造的名称），每个吊舱都有一个Aerojet OME发动机，用于入轨机动，变轨和再入启动。与其他航天飞机硬件不同，宇航员对这些发动机非常有信心，因为它们很简单。这并没有阻止美国宇航局多次研究用复杂的泵送或低温发动机替换它们，以获得（不必要的）高性能。

在航天飞机计划的生命周期内，发动机从未出现故障，也从未需要更换。它们被设计为能够在太空中执行100次任务和500次启动。Rocketdyne制造了SSME航天飞机主发动机，应该具有类似的可靠性。但并不是这样，Rocketdyne几十年来在SSME维修，翻新和改进合同中获得了数十亿美元的回报。而Aerojet的发动机不需要这些，可靠的设计也不需要再进一步改进。

首飞于1987年12月7日，用于哥伦比亚号上。冷却方式：腔室燃料再生，辐射散热。

AJ-10-118K

该发动机使用NTO / AZ-50作为工质。

推力：43.40千牛

无燃料质量：98 千克

比冲：321 秒

 直径：1.70 米（5.50 英尺）

膨胀率：1：8

它针对高海拔运行进行了优化。氧化剂流速为1.50千克/秒。 燃料流速为76.1千克/秒。 混合比：9.1：43。室压：84.500个大气压。 冷却方式：烧蚀，辐射散热，发动机未使用再生冷却。它在燃烧火焰前沿使用由橡胶改性的二氧化硅酚醛制成的烧蚀剂。

YF-50

使用NTO/MMH作为燃料，该系列多用于我国航天器和上面级（远征系列）

资料稀少*窃密必被抓，抓住就杀头

结语

挤压循环自从人类使用液体化学工质时就开始被使用，其结构简单，价格低廉，技术难度低，为众多国家的航天之路铺下了垫脚石。虽然性能不如分级和闭式，但它仍然在需要它的领域发光发热。

因为它的特点，也使许多商业航天企业迈上了飞向天空的征程。

宝刀未老，挤压循环的未来仍然值得期待。

本文部分资料来源

http://www.astronautix.com/

https://sat.huijiwiki.com/

https://everydayastronaut.com/

液体火箭发动机循环【航天科普1】

挤压循环发动机热力学模型

特别感谢

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beyond 又花5块钱买了篇P用没有的论文（恼