液體火箭發(fā)動機主要由推力室、渦輪泵、燃?xì)獍l(fā)生器(或預(yù)燃室)、火藥啟動器和各種閥門、調(diào)節(jié)器、管路等組成。推進劑在推力室內(nèi)的燃燒過程和膨脹過程非常復(fù)雜,因此對推力室內(nèi)工作過程的分析非常困難。另外,在推力室的研制過程中必須解決燃燒的不穩(wěn)定性問題。拉瓦爾式噴管是推力室的重要組成部分,噴管內(nèi)型面的設(shè)計要在盡可能小的尺寸和結(jié)構(gòu)重量下,使噴管內(nèi)高溫,高壓燃?xì)獾牧鲃舆^程接近于理想過程,能量損失最少而效率高。因此,對噴管構(gòu)型的研究、流場性能的分析以及結(jié)構(gòu)設(shè)計上的創(chuàng)新是推力室設(shè)計研制的重要課題。
渦輪泵是由氣體渦輪、燃料泵和氧化劑泵等組成,其功用是由渦輪帶動泵,將來自貯箱的推進劑的壓力由幾百千帕提高到幾萬千帕,然后再送入發(fā)動機推力室。渦輪泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作條件苛刻、壓頭高,因此,設(shè)計效率高的渦輪泵也是發(fā)動機研制中的關(guān)鍵。
液體火箭發(fā)動機的主要性能參數(shù)有推力、比沖和混合比。
推力是衡量火箭發(fā)動機工作能力大小的一個參數(shù)。發(fā)動機的推力隨著火箭的上升、周圍大氣壓力的下降而不斷增大,因此表示同一臺發(fā)動機推力有三種方式,即海平面推力(大氣壓力為101千帕、溫度為15℃時的推力)、地面推力(在地面試車臺上測到的推力或按地面所處的環(huán)境壓力和溫度換算得到的推力)和真空推力(在大氣壓力為0的條件下的推力)。
比沖是指單位推進劑流量產(chǎn)生的推力。比沖高,既表示推進劑能量高,又表示發(fā)動機效率高,它是兩者結(jié)合的結(jié)果。因此,比沖的高低是衡量發(fā)動機性能一個重要參數(shù)。同推力的表示方式一樣,比沖亦有海平面比沖、地面比沖和真空比沖之分。
混合比是指發(fā)動機氧化劑質(zhì)量流量與燃燒劑質(zhì)量流量之比。混合比是通過發(fā)動機試車實際測量得到的,而混合比偏差則是通過對狀態(tài)一樣的發(fā)動機多次性能試車獲得的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行計算分析得到的。混合比偏差大,運載火箭所裝推進劑的安全余量要留得多,這將直接影響運載火箭的運載能力。因此,減小發(fā)動機的混合比偏差也是提高運載火箭運載能力的有效途徑之一。