塞式喷管

波音/洛克达因公司的气动塞式喷管发动机。代号XRS-2200的氢氧线性气动塞式喷管发动机是三种新发动机中最具新意的一种，可为X-33试验火箭提供2223 千牛的推力。这种发动机的涡轮泵定于5月份在斯坦尼斯中心进行试验，全尺寸气塞式发动机的点火试车则将在今年11月份开始。

如果说三维设计在RS-68的研制中对降低成本起了重要作用，那么它在XRS-2200气塞式发动机的设计中则是必不可少的。这种发动机结构紧凑，与传统火箭发动机的构造有很大区别，可以说没有三维模化是难以研制出可供飞行使用的低成本气塞式发动机的。

与普通火箭发动机不同，X-33所用的气塞式发动机呈V字型布局，涡轮泵要成组安装于V型体的空心部分。在普通火箭发动机中，涡轮泵是向一个或两个带钟形喷管的大燃烧室供应燃料，而X-33 上的涡轮泵要把推进剂送到沿气塞斜面的顶边缘安装的邪推力元” 燃烧室内（图3）。X-33采用双气塞式发动机配置，两个相邻斜面的每侧有20个推力元，每个推力元可产生55.6千牛的推力，这样整个X-33火箭就可以产生约2223千牛的推力。

在普通发动机的钟形喷管中，高温燃气是沿喷管内表面膨胀，而气塞式发动机利用气塞斜面在一侧限制排气流，另一侧则实际上是由开放大气的流动来限制。这使得这种发动机比钟形喷管发动机紧凑得多，与箭体结构的整体性也好得多，而且在各种飞行高度上都能以最佳膨胀比工作，大大提高了工作效率。另外，由于这种发动机有多个推力元，可由计算机和宇航电子设备控制改变流量，因此不必使用非常笨重的机械转向机构就可完成多轴方向控制。

当然，气塞式发动机在设计上也有一些难点，如两个相邻斜面在某一给定时刻有可能正在以不同的推力和温度水平工作，因此冷却问题不好解决等。今年将进行的试验的一个重要目标就是要对斜面的冷却性能进行评估。气塞斜面由一种铜铝合金制成。与SSME一样，X-33的气塞式发动机也将通过让液氢燃料在斜面内的冷却管中流动来实现冷却。用于冷却后液氢将进入推力元进行燃烧。不过，在SSME上，各冷却管是单独铣在喷管衬内，而在气塞式发动机上，它们是作为一个一体式冷却套铸出来的。

X-33的气塞式发动机所用的涡轮泵都是近30年前制造的设备。它们是从供土星5火箭第二和第三级使用的J-2氢氧发动机上取下来的。美国取消登月计划后，这些涡轮泵被存到库中。洛克达因公司的技术人员发现这些泵还完好无损，并决定在X-33上使用它们，以节省费用。