第一百一十七章泵压革命
有了充裕的资金支持，有了顶尖的人才加盟，还有海伦娜这个穿越者在一边出谋划策，德国的火箭事业在短短五年时间里就取得了飞跃式的进步。
1925年7月，戈达德博士尚未来到德国之前，德国才刚刚试射了一枚编号为A-1的液体火箭，这枚火箭的发射重量还不到100千克，首次飞行距离也只有500多米远。然而仅仅五年之后的1930年，继*********-1火箭的改进型A-2火箭之后，戈达德博士和冯·卡门博士所领导的研发团队又将一枚编号为A-*********。
虽然依然采用乙醇和液氧作为推进剂，循环方式也依然是挤压循环，但A-*********千克，起飞推力也达到了吨。在发射试验中，这枚A-*********的发射场腾空而起，飞行距离达到了前所未有的21千米。相比五年前玩具一样的A-1火箭，这个射程已经增长了30多倍！A-*********队的士气，但是对于下一代火箭的发展路线问题，研发团队内部却出现了不小的分歧：
大部分技术人员都认为下一代火箭应该继续沿着前三代火箭的技术路线前进，即在A-*********容纳更多的推进剂，从而达到更大的飞行高度和飞行距离，这是一种相对比较稳妥的渐进改进思路。但一向随和的戈达德博士这一次却显得异常强硬，他坚定地认为包括A-*********挤压式循环的发展潜力有限，下一代火箭的发动机必须采取全新的循环方式——泵压式循环。
戈达德博士研制泵压式火箭的意见虽然显得非常激进，但是却得到了海伦娜的大力支持，熟知后世火箭发展史的海伦娜清楚地知道，挤压式循环固然简单可靠，但却有着一系列难以克服的性能缺陷，最终被更先进的泵压式火箭取代也是大势所趋。
不过海伦娜也不是毫无原则地支持戈达德，她虽然赞赏戈达德博士研究泵压火箭的大方向，但对于戈达德博士提出的具体技术方案却并不认可。戈达德博士的泵压方案是用小型汽油机（以一氧化二氮为氧化剂）去驱动活塞泵，从而将推进剂压入燃烧室。这一方案不仅结构复杂、功率有限、重量庞大，而且工作起来还连续、不可靠，海伦娜自然是看不上的。
为了防止德国的火箭事业被戈达德博士带偏，海伦娜直接要求新一代火箭必须采取气体涡轮驱动离心泵的技术路线。这也是上个位面中，自德国在*********-4火箭起，几乎所有的后世泵压式循环火箭所共同采取的技术路线。
事实上上个位面中的戈达德博士在意识到内燃机带活塞泵的坑爹之处后，就开始将注意力转向燃气涡轮泵了（从这个角度讲，戈达德也算是燃气发生器循环的先驱者了），不过由于戈达德所设计的燃气发生器采用的是富氧燃烧的方式，当时的技术水平又不足以解决高温富氧燃气所带来的氧化问题（这个问题即使放在今天也只有寥寥几个国家能搞得定），所以可怜的戈达德博士可谓刚刚跳出一个坑，又跳进了另一个更大坑，几次试验都不是很成功……
这里需要简单说明一下火箭发动机的两大循环方式：气压式循环和泵压式循环。
我们知道，不同于间歇式燃烧的往复式内燃机，液体火箭发动机的燃烧过程是连续的，也就是说火箭发动机工作时，其燃烧室内始终处于高温高压的状态。这就意味着想将推进剂送进燃烧室，就必须给推进剂施加一个压力，而且这个压力必须大大高于火箭发动机燃烧室的压力！于是一个关键性的问题就来了：如何给推进剂加压？
一个最容易想到的方法是让火箭推进剂储罐里的压力高于燃烧室压力，这样推进剂就会自动地从储罐向发动机燃烧室流动。
最开始时，由于火箭发动机燃烧室的压力很低，需要的推进剂流量也很小，研究者们只需要简单粗暴地依靠推进剂储罐本身的内部压力（可能还有推进剂本身的重力），就能将推进剂送进发动机燃烧室。
这个原理其实就像我们生活中常见的液化气钢瓶一样，由于液化气钢瓶内部的压力高达几十个大气压，而外界的压力却很低，所以液化气钢瓶仅仅依靠自身内部的压力，就可以将其所贮存的绝大部分燃气输送进我们的液化气灶。
上面这种依靠推进剂储罐自身压力将推进剂压入燃烧室的循环方式是一种最简单的气压式循环，我们可以将这种循环方式称为自压式循环，这种循环方式的的缺点显而易见，不仅加压能力非常有限，而且随着推进剂储罐内的推进剂的减少，储罐内的压力会随之急剧减小，当推进剂储罐内的压力和发动机燃烧室压力相等时，推进剂就无法再被送入发动机了，发动机工作也就随之停止了。
由于自压式循环的缺点太过明显，火箭研究者们很快就发明了一种效率更高的气压式循环，也就是我们所说的“挤压式循环”。
“挤压式循环”最大的进步之处在于，这种循环方式不再单纯依靠推进剂储罐本身的内部压力来给推进剂加压，而是在推进剂储罐之外设置了一个装着氮气或者惰性气体的高压气瓶，高压气瓶通过阀门和推进剂储罐相连。
挤压式循环发动机工作时，只需要将高压气瓶和推进剂储罐之间的阀门打开，高压气瓶中的高压气体就会流入推进剂储罐，使储罐内的压力升高，于是储罐中的推进剂就在高压气体的推挤下，被压进了发动机燃烧室。
由于挤压式循环用有独立的外部增压源，所以推进剂储罐内的压力可以保持相对稳定，增压效果的衰减速度不像自压式循环那么剧烈。再加上其结构简单，可靠性高的特点（相比泵压式火箭来说），使挤压循环火箭成为许多刚刚入手火箭设计的研究团队的首选入场券。本位面德国的A-1、A-2和A-*********压方式。
那么为什么戈达德博士和海伦娜要不约而同地抛弃这种简单可靠，且在之前的A-1、A-2和A-*********？原来，气压式循环归根结底是依靠推进剂储罐自身或者外部的高压气体作为压力源给推进剂加压的。，虽然挤压式循环要比自压式循环先进不少，但还是不可避免地撞上了气压式循环的“天花板”。
挤压式循环火箭的发动机在工作时，推进剂储罐内的压力必须高于发动机燃烧室，而高压气瓶里的压力又必须高于推进剂储罐，这样才能形成压力梯度，保证推进剂被正常压入燃烧室。随着火箭规模的扩大和燃烧室压力的提高，这会带来两个严重的问题：
第一个问题是死重太大，挤压式火箭的推进剂储罐和高压气瓶必须做得非常坚固，这就大大增加了火箭的结构重量，而且随着火箭规模的增大，推进剂加注量的增多，为了保证一直给储罐加压，无法参与燃烧的高压氮气或者惰性气体又必须带得很多，这就进一步推高了火箭的死重。
第二个问题是增压效果有限，我们知道，要提高火箭发动机的工作效率（也就是单位推进剂所能产生的冲量，简称“比冲”），除了提高火箭各部件的工作效率（包括合适的喷管）之外，最简单的方法就是提高推进剂的燃烧压力。而这恰恰是挤压式循环的软肋，因为如果你提高了燃烧室内推进剂的燃烧压力，你就必须设计更坚固的推进剂储罐和压力更高、体积更大的高压气瓶来与燃烧室内的压力对抗。达到某个临界值后，你将会尴尬地发现，发动机比冲提高给火箭带来的性能增益无法抵消死重增加的不利影响。
正是因为上面这两个固有缺陷，所以气压式循环火箭的性能天花板着实不是很高，戈达德博士和海伦娜都认为不应该再在挤压式循环的火箭上花费太多的精力（其实海伦娜认为挤压循环今后在火箭上面级以及姿控发动机上还是可以挽救一下的。）。经过A-1、A-2和A-3火箭的技术积累，海伦娜认为是时候在火箭领域开启一场涡轮泵压革命了！
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1925年7月，戈达德博士尚未来到德国之前，德国才刚刚试射了一枚编号为A-1的液体火箭，这枚火箭的发射重量还不到100千克，首次飞行距离也只有500多米远。然而仅仅五年之后的1930年，继*********-1火箭的改进型A-2火箭之后，戈达德博士和冯·卡门博士所领导的研发团队又将一枚编号为A-*********。
虽然依然采用乙醇和液氧作为推进剂，循环方式也依然是挤压循环，但A-*********千克，起飞推力也达到了吨。在发射试验中，这枚A-*********的发射场腾空而起，飞行距离达到了前所未有的21千米。相比五年前玩具一样的A-1火箭，这个射程已经增长了30多倍！A-*********队的士气，但是对于下一代火箭的发展路线问题，研发团队内部却出现了不小的分歧：
大部分技术人员都认为下一代火箭应该继续沿着前三代火箭的技术路线前进，即在A-*********容纳更多的推进剂，从而达到更大的飞行高度和飞行距离，这是一种相对比较稳妥的渐进改进思路。但一向随和的戈达德博士这一次却显得异常强硬，他坚定地认为包括A-*********挤压式循环的发展潜力有限，下一代火箭的发动机必须采取全新的循环方式——泵压式循环。
戈达德博士研制泵压式火箭的意见虽然显得非常激进，但是却得到了海伦娜的大力支持，熟知后世火箭发展史的海伦娜清楚地知道，挤压式循环固然简单可靠，但却有着一系列难以克服的性能缺陷，最终被更先进的泵压式火箭取代也是大势所趋。
不过海伦娜也不是毫无原则地支持戈达德，她虽然赞赏戈达德博士研究泵压火箭的大方向，但对于戈达德博士提出的具体技术方案却并不认可。戈达德博士的泵压方案是用小型汽油机（以一氧化二氮为氧化剂）去驱动活塞泵，从而将推进剂压入燃烧室。这一方案不仅结构复杂、功率有限、重量庞大，而且工作起来还连续、不可靠，海伦娜自然是看不上的。
为了防止德国的火箭事业被戈达德博士带偏，海伦娜直接要求新一代火箭必须采取气体涡轮驱动离心泵的技术路线。这也是上个位面中，自德国在*********-4火箭起，几乎所有的后世泵压式循环火箭所共同采取的技术路线。
事实上上个位面中的戈达德博士在意识到内燃机带活塞泵的坑爹之处后，就开始将注意力转向燃气涡轮泵了（从这个角度讲，戈达德也算是燃气发生器循环的先驱者了），不过由于戈达德所设计的燃气发生器采用的是富氧燃烧的方式，当时的技术水平又不足以解决高温富氧燃气所带来的氧化问题（这个问题即使放在今天也只有寥寥几个国家能搞得定），所以可怜的戈达德博士可谓刚刚跳出一个坑，又跳进了另一个更大坑，几次试验都不是很成功……
这里需要简单说明一下火箭发动机的两大循环方式：气压式循环和泵压式循环。
我们知道，不同于间歇式燃烧的往复式内燃机，液体火箭发动机的燃烧过程是连续的，也就是说火箭发动机工作时，其燃烧室内始终处于高温高压的状态。这就意味着想将推进剂送进燃烧室，就必须给推进剂施加一个压力，而且这个压力必须大大高于火箭发动机燃烧室的压力！于是一个关键性的问题就来了：如何给推进剂加压？
一个最容易想到的方法是让火箭推进剂储罐里的压力高于燃烧室压力，这样推进剂就会自动地从储罐向发动机燃烧室流动。
最开始时，由于火箭发动机燃烧室的压力很低，需要的推进剂流量也很小，研究者们只需要简单粗暴地依靠推进剂储罐本身的内部压力（可能还有推进剂本身的重力），就能将推进剂送进发动机燃烧室。
这个原理其实就像我们生活中常见的液化气钢瓶一样，由于液化气钢瓶内部的压力高达几十个大气压，而外界的压力却很低，所以液化气钢瓶仅仅依靠自身内部的压力，就可以将其所贮存的绝大部分燃气输送进我们的液化气灶。
上面这种依靠推进剂储罐自身压力将推进剂压入燃烧室的循环方式是一种最简单的气压式循环，我们可以将这种循环方式称为自压式循环，这种循环方式的的缺点显而易见，不仅加压能力非常有限，而且随着推进剂储罐内的推进剂的减少，储罐内的压力会随之急剧减小，当推进剂储罐内的压力和发动机燃烧室压力相等时，推进剂就无法再被送入发动机了，发动机工作也就随之停止了。
由于自压式循环的缺点太过明显，火箭研究者们很快就发明了一种效率更高的气压式循环，也就是我们所说的“挤压式循环”。
“挤压式循环”最大的进步之处在于，这种循环方式不再单纯依靠推进剂储罐本身的内部压力来给推进剂加压，而是在推进剂储罐之外设置了一个装着氮气或者惰性气体的高压气瓶，高压气瓶通过阀门和推进剂储罐相连。
挤压式循环发动机工作时，只需要将高压气瓶和推进剂储罐之间的阀门打开，高压气瓶中的高压气体就会流入推进剂储罐，使储罐内的压力升高，于是储罐中的推进剂就在高压气体的推挤下，被压进了发动机燃烧室。
由于挤压式循环用有独立的外部增压源，所以推进剂储罐内的压力可以保持相对稳定，增压效果的衰减速度不像自压式循环那么剧烈。再加上其结构简单，可靠性高的特点（相比泵压式火箭来说），使挤压循环火箭成为许多刚刚入手火箭设计的研究团队的首选入场券。本位面德国的A-1、A-2和A-*********压方式。
那么为什么戈达德博士和海伦娜要不约而同地抛弃这种简单可靠，且在之前的A-1、A-2和A-*********？原来，气压式循环归根结底是依靠推进剂储罐自身或者外部的高压气体作为压力源给推进剂加压的。，虽然挤压式循环要比自压式循环先进不少，但还是不可避免地撞上了气压式循环的“天花板”。
挤压式循环火箭的发动机在工作时，推进剂储罐内的压力必须高于发动机燃烧室，而高压气瓶里的压力又必须高于推进剂储罐，这样才能形成压力梯度，保证推进剂被正常压入燃烧室。随着火箭规模的扩大和燃烧室压力的提高，这会带来两个严重的问题：
第一个问题是死重太大，挤压式火箭的推进剂储罐和高压气瓶必须做得非常坚固，这就大大增加了火箭的结构重量，而且随着火箭规模的增大，推进剂加注量的增多，为了保证一直给储罐加压，无法参与燃烧的高压氮气或者惰性气体又必须带得很多，这就进一步推高了火箭的死重。
第二个问题是增压效果有限，我们知道，要提高火箭发动机的工作效率（也就是单位推进剂所能产生的冲量，简称“比冲”），除了提高火箭各部件的工作效率（包括合适的喷管）之外，最简单的方法就是提高推进剂的燃烧压力。而这恰恰是挤压式循环的软肋，因为如果你提高了燃烧室内推进剂的燃烧压力，你就必须设计更坚固的推进剂储罐和压力更高、体积更大的高压气瓶来与燃烧室内的压力对抗。达到某个临界值后，你将会尴尬地发现，发动机比冲提高给火箭带来的性能增益无法抵消死重增加的不利影响。
正是因为上面这两个固有缺陷，所以气压式循环火箭的性能天花板着实不是很高，戈达德博士和海伦娜都认为不应该再在挤压式循环的火箭上花费太多的精力（其实海伦娜认为挤压循环今后在火箭上面级以及姿控发动机上还是可以挽救一下的。）。经过A-1、A-2和A-3火箭的技术积累，海伦娜认为是时候在火箭领域开启一场涡轮泵压革命了！
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