火箭发动机完全使用电池推动燃料泵可行吗？

其实早在2017年新西兰一家初创航天公司就成功发射了一枚使用电动涡轮泵的“电子号”电动火箭，该火箭最令外界惊叹的就是其使用了电池驱动电机工作的涡轮泵，所以这也验证了电池推动输送燃料的涡轮泵是可行方案。

一直以来火箭发动机上用于给燃烧室输送燃料的涡轮泵，驱动力都来自发动机燃烧室产生的高温燃气就相当于涡轮增压发动机一样，随着发动机功率的增大，涡轮增压器的效率也越来越高，也就是说涡轮泵和发动机的功率大小是成正比的。所以对于大推力的液体火箭发动机来说，决定液体火箭发动机的比冲和推重比的关键就是涡轮泵的性能高低，但是这要求涡轮泵的输送功率要特别大才行，比如俄罗斯出口给美国的RD180液氧煤油火箭发动机，海平面状态下推力高达408吨，而这背后就是功率高达20万马力的高流量涡轮泵的功劳，可以说没有这么大功率的涡轮泵将燃料及时高效的输送到燃烧室内，也就不可能产生高达408吨的推力。20万马力什么概念？美国当下统霸全球的尼米兹级核动力航母使用的两台核反应堆输出功率也不过22万马力，这么大马力的涡轮泵有多厉害呢？据说能在短短几分钟内将整个西湖水全部打上珠峰那么高，所以从中可见涡轮泵的功率有多高。

使用电池驱动涡轮泵说白了就是用电池的电能驱动一台高性能电机，再借助电机产生的机械能带动涡轮泵的涡轮轴转动继而首先燃料输送，所以说白了只是驱动源头变了，实质上的涡轮泵主体结构并没有发生改变。但是这一单单的改变还是有很大好处和坏处的：

首先电机带动的涡轮泵就像是电动汽车一样，无论是低速还是高速都处于高效运转状态，除了能够带来更加高效的动力控制外，也能提供更为线性的动力曲线，放在火箭发动机上就是发动机推力随时可调/发动机推力变化更为线性平滑。同时因为没有了驱动涡轮泵工作的预燃室所以整个液发结构更为简单/可靠，起码没有了堵塞爆炸的风险。

所以这也是为什么新西兰的这家初创航天公司研发以电池为动力的液体火箭发动机的原因所在，就是因为电池驱动的涡轮泵结构更为简单可靠，研发制造成本也更低/更为容易。不过现阶段纯粹以电池驱动的火箭发动机大面积使用还不成熟，主要是因为要想完全用电池替代自适应的涡轮泵预燃室，首先得研发出一台质量又轻/体积又小/输出功率还得几万匹马力的驱动电机出来，但是以现有的技术来说，不管是像45型驱逐舰使用的全电驱动电机还是美国福特级航母使用的功率超大的电磁弹射器，都存在体积过大/质量几十吨/复杂不可靠的缺点，所以纯粹用电池驱动火箭发动机是未来发展趋势，但是当下受限于技术不成熟还不是大力发展之际。

其次我们知道就连我们人手一部的手机每天都得两三充，但是现在很多手机内部电池却是整个内部中体积最大的零部件，所以如何做到在保证电池质量轻/放电能力强/体积小的同时，电池还能在短时间内提供兆瓦级别的电能是一个很大的世界性难题。

所以从火箭发动机发展来说，采用电池驱动的火箭发动机虽然结构更为简单可靠，但是当下受限于技术的限制，难以研发出可用的电池组和驱动电机，所以这种未来发展现阶段还不是大力发展之际。比如新西兰的电子号火箭最大起飞重量只有10.5吨，但是其一级结构使用了多达9台采用电池驱动涡轮泵的火箭发动机，而其LEO轨道运载力还不到100千克，虽然火箭使用了质量更轻的碳纤维材料，但是电池占比高达火箭总重的9.3%。