蓝色起源:BE-4

之所以都选择甲烷是因为煤油更容易结焦和积碳!相对于汽油和柴油,航空煤油的积碳问题其实已经很小了,这也是航空喷气发动机选择煤油的原因之一,要不然这喷气式发动机燃烧室清理积碳也是个大问题。

但火箭燃烧和航空发动机的燃烧室完全不一样,航空发动机的燃烧室压力只有2MPa,火箭发动机,比如YF-130的室压为22兆帕,足足高出11倍,煤油的含硫量和含碳量比较高,在高燃烧压力高燃烧温度的情况下容易结焦和积碳。

积碳和结焦最严重的位置就是上文介绍的发动机循环中的燃气涡轮,这个预燃室是整台火箭发动机的核心,为了低温运行降低对材料的需求,会采用富燃或者富氧燃烧,低温、高压,流量相当大,而在全流量分级燃烧循环中,所有流量都过燃气涡轮、高流量更容易造成结焦和积碳,问题严重甚至会严重影响涡轮工作,估计那后果是相当可怕的。

当年美国产的液氧煤油发动机一度曾经室压上限只有7-10兆帕,原因就是美国国产煤油含硫量过高,室压一高很容易结焦,而俄罗斯的煤油质量好很多,因此RD-180可以上到很高的室压,当然这个问题也可以用精炼煤油解决,在一次性使用的火箭发动机中精炼煤油结焦和积碳问题已经不明显了,但到了重复使用阶段,还是会大幅增加维护成本,甚至造成发动机无法使用。