دورة الاحتراق المرحلية

الاحتراق المرحلي ذو التدفق الكامل (FFSC) هو تصميم لدورة وقود احتراق مرحلي ثنائي المحور، يستخدم كلاً من محرق الاحتراق المسبق الغني بالمؤكسد ومحرق الاحتراق المسبق الغني بالوقود، حيث يمر كامل إمداد كلا الوقودين الدافعين عبر التوربينات. ^{[ 4 ]} يتم تشغيل مضخة التوربين للوقود بواسطة محرق الاحتراق المسبق الغني بالوقود، ويتم تشغيل مضخة التوربين للمؤكسد بواسطة محرق الاحتراق المسبق الغني بالمؤكسد. ^{[ 5 ] [ 4 ]}

تشمل مزايا دورة الاحتراق المرحلية ذات التدفق الكامل تشغيل التوربينات بدرجة حرارة أقل وضغط منخفض، نتيجةً لزيادة تدفق الكتلة، مما يؤدي إلى إطالة عمر المحرك وزيادة موثوقيته. فعلى سبيل المثال، كان من المتوقع أن تصل رحلات تصميم محرك درسه المركز الألماني لأبحاث الفضاء (DLR) في إطار مشروع SpaceLiner إلى 25 رحلة ، ^{[ 4 ]} بينما يُتوقع أن تصل رحلات محرك Raptor من شركة SpaceX إلى 1000 رحلة. ^{[ 6 ]} علاوة على ذلك، تُغني دورة التدفق الكامل عن الحاجة إلى مانع تسرب التوربينات بين الوقود، والذي يُستخدم عادةً لفصل الغاز الغني بالمؤكسد عن مضخة التوربينات الخاصة بالوقود، أو الغاز الغني بالوقود عن مضخة التوربينات الخاصة بالمؤكسد، ^{[ 7 ]} مما يُحسّن الموثوقية.

بما أن استخدام كلٍ من مواقد الاحتراق المسبق للوقود والمؤكسد يؤدي إلى تحويل كل مادة دافعة إلى غاز بالكامل قبل دخولها غرفة الاحتراق، فإن محركات FFSC تنتمي إلى فئة أوسع من محركات الصواريخ تُسمى محركات الغاز-الغاز . ^{[ 7 ]} يؤدي تحويل المكونات إلى غاز بالكامل إلى تسريع التفاعلات الكيميائية في غرفة الاحتراق، مما يسمح باستخدام غرفة احتراق أصغر. وهذا بدوره يُتيح زيادة ضغط الغرفة، مما يزيد من الكفاءة.

تشمل العيوب المحتملة لدورة الاحتراق المرحلي ذات التدفق الكامل متطلبات المواد الأكثر صرامة ، وزيادة التعقيد الهندسي وعدد أجزاء الموقدين المسبقين، مقارنة بدورة الاحتراق المرحلي ذات العمود الواحد.

حتى عام 2026، تم اختبار سبعة محركات صاروخية احتراقية متعددة المراحل ذات تدفق كامل على منصات الاختبار؛ مشروع RD-270 السوفيتي الذي يعمل بالوقود القابل للتخزين في شركة Energomash في الستينيات، ومشروع مُظهِر الطاقة المتكاملة الذي يعمل بالهيدرولوكس والممول من الحكومة الأمريكية في شركة Aerojet Rocketdyne في منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، ^{[ 7 ]} ومحرك Raptor الذي يعمل بالميثالوكس والقادر على الطيران من شركة SpaceX والذي تم اختباره لأول مرة في فبراير 2019، ^{[ 8 ]} ومحرك YF-215 من الأكاديمية الصينية لتكنولوجيا الدفع السائل في الفضاء في مايو 2023، ^{[ 9 ]} ومحرك Zenith الذي يعمل بالميثالوكس والذي تم تطويره للمرحلة الأولى من مركبة Stoke Space Nova في عام 2024، ^{[ 10 ]} ومحرك BF-20 من شركة LandSpace في مايو 2025، ^{[ 11 ]} ومحرك Mjölnir من شركة New Frontier Aerospace في عام 2025. ^{[ 12 ]}

أُجري أول اختبار طيران لمحرك احتراق مرحلي كامل التدفق في 25 يوليو 2019، عندما أطلقت شركة سبيس إكس محركها رابتور ميثالوكس FFSC على متن صاروخ ستار هوبر التجريبي ، في موقع الإطلاق بجنوب تكساس . ^{[ 13 ]} وحتى أبريل 2026، كان محرك رابتور هو المحرك الوحيد من نوع FFSC الذي تم إطلاقه على مركبة فضائية.

• S1.5400 — أول محرك صاروخي احتراقي متعدد المراحل يُستخدم في المرحلة العلوية Blok L. ^{[ 1 ]}
• NK-33 — محرك سوفيتي طُوّر للنسخة المُطوّرة من مركبة الإطلاق N-1 التي لم تُستخدم في أي رحلة . بيع لاحقًا لشركة Aerojet Rocketdyne وأُعيد تجديده وتسويقه تحت اسم AJ-26 (استُخدم في مركبات الإطلاق Antares Block 1 في الفترة 2013-2014). يُستخدم حاليًا في مركبة Soyuz-2.1v .
• P111 - محرك تجريبي يعمل بالأكسجين السائل/الكيروسين تم تطويره بين عامي 1956 و 1967 في شركة بولكو المحدودة ( أستريوم لاحقاً ). ^{[ 14 ]}
• محركات RD-170 و RD-171 و RD-180 و RD-181 و RD-191 و RD-151 هي سلسلة من المحركات السوفيتية والروسية التي استُخدمت في صواريخ أطلس 5 وأنجارا ، وسابقًا في صواريخ إنيرجيا وزينيت وأطلس 3 ونارو-1 وأنتاريس 200. وتُعدّ محركات RD-171 (وخليفتها RD-171M) وRD-180 وRD - 191 مشتقة من محرك RD-170.
• RD-0124 — سلسلة من محركات الأكسجين/الكيروسين المستخدمة في المرحلة الثانية من صاروخ سويوز-2.1ب وكذلك في المراحل العليا من صواريخ سلسلة أنجارا .
• YF-100 — محرك صيني تم تطويره في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين؛ تم استخدامه في المسيرة الطويلة 5 والمسيرة الطويلة 6 والمسيرة الطويلة 7. ^{[ 15 ]}
• AR1 — مشروع لشركة Aerojet Rocketdyne ممول جزئياً من قبل القوات الجوية الأمريكية كبديل محتمل للمحرك الروسي RD-180. ^{[ 16 ]}
• محرك BE-4 - محرك بلو أوريجين LCH4 / LOX - يستخدم دورة الاحتراق المرحلي الغني بالأكسجين (ORSC) - المستخدم في مركبة الإطلاق فولكان التابعة لشركة ULA ، والتي ستحل محل أطلس 5 ودلتا 4 ، والتي أُطلقت لأول مرة في عام 2024، ^{[ 17 ] [ 18 ]} وهو مستخدم أيضًا في مركبة الإطلاق نيو جلين التابعة لشركة بلو أوريجين. ^{[ 19 ]}
• محرك RD-253 - محرك سوفيتي طُوّر في ستينيات القرن العشرين واستُخدم في المرحلة الأولى من مركبة الإطلاق بروتون . ومن بين النسخ اللاحقة محركا RD-275 وRD-275M.
• SCE-200 — محرك المرحلة الرئيسية الهندي RP-1 / LOX قيد التطوير. ^{[ 20 ]}
• هادلي - شركة أورسا ميجور تكنولوجيز ^{[ 21 ]} محرك معزز يعمل بالأكسجين السائل / الكيروسين قيد التطوير ^{[ 22 ]} بالقرب من دنفر، كولورادو. ^{[ 23 ]}
• محرك "Helix" الذي يعمل بالأكسجين السائل / الكيروسين قيد التطوير في مصنع الصواريخ في أوغسبورغ والذي من المفترض أن يزود RFA One بالطاقة ^{[ 24 ]} بالقرب من أوغسبورغ، ألمانيا .
• محرك الإطلاق E-2 - محرك يعمل بالأكسجين السائل / الكيروسين قيد التطوير، والذي من المفترض أن يزود مركبة الإطلاق الخفيفة بالطاقة. ^{[ 25 ]}
• أرخميدس - محرك روكيت لاب LCH ₄ /LOX قيد التطوير والذي سيُستخدم لتشغيل مركبة الإطلاق نيوترون . (في البداية، كان من المخطط استخدام دورة مولد الغاز لهذا المحرك، ولكن تم تغيير الخطط لاحقًا).

• RS-25 — محرك LH2 / LOX تم تطويره في الولايات المتحدة في الفترة من 1970 إلى 1980، وتم استخدامه على متن مكوك الفضاء حتى عام 2011 (مع ترقيات دورية)، وكان من المخطط استخدامه بشكل أكبر على نظام إطلاق الفضاء في العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين.
• RD-0120 — محرك LH2 / LOX المستخدم في صاروخ Energia.
• LE-7 — محرك LH2 / LOX المستخدم في عائلة صواريخ H-II.
• محرك KVD-1 (RD-56) - محرك المرحلة العلوية السوفيتي الذي يعمل بالهيدروجين السائل / الأكسجين السائل ، والذي طُوّر للنسخة المُطوّرة من مركبة الإطلاق N-1 التي لم تُستخدم في أي رحلة . استُخدم في مركبة الإطلاق GSLV Mk1 .
• CE-7.5 — محرك المرحلة العليا الهندي LH2 / LOX ، المستخدم في GSLV Mk2 ^{[ 26 ]}

• RD-270 — محرك سوفيتي قيد التطوير خلال الفترة 1962-1970 لمشروع UR-700؛ لم يتم استخدامه في أي رحلة جوية. ^{[ 7 ]}
• نموذج أولي متكامل لرأس الطاقة - مشروع تجريبي للجزء الأمامي من محرك تدفق كامل، بدون غرفة احتراق أو أنظمة فرعية خلفية أخرى. ^{[ 7 ]} مشروع أمريكي لتطوير جزء من تقنية جديدة لمحركات الصواريخ في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين؛ لم يتم بناء محرك كامل قط؛ ولم يتم استخدامه في أي رحلة.
• رابتور - محرك SpaceX LCH4 /LOX قيد التطوير، وقد حلّق لأول مرة في عام 2019. ^{[ 27 ] [ 28 ]}
• YF-215 — محرك LCH4/LOX قيد التطوير من قبل الأكاديمية الصينية لتكنولوجيا الدفع السائل للفضاء ، مصمم لتشغيل مركبة الإطلاق الثقيلة للغاية Long March 9. ^{[ 9 ]}
• زينيث - محرك ستوك يعمل بالغاز السائل (LCH4/LOX) قيد التطوير. وحتى أبريل 2026، لم يُجرَ أي تحليق له، ولكنه استُخدم في اختبارات إطلاق نار على الأرض. ^{[ 29 ]}
• ميولنير - محرك نيو فرونتير إيروسبيس LCH4/LOX ^{[ 30 ]} قيد التطوير. ^{[ 31 ]} وحتى أبريل 2026، لم يقم بأي رحلة تجريبية.
• BF-20 — محرك LCH4/LOX فضائي قيد التطوير لصاروخ Zhuque-3 . ^{[ 32 ]}
• اختارت شركة أستروبيس سبيس من قبل شركة إن-سبيس، ضمن صندوقها لتطوير التكنولوجيا (TAF)، لتطوير محرك صاروخي محلي الصنع يعمل بوقود الأكسجين السائل والميثان، بقوة 800 كيلو نيوتن، بتقنية الاحتراق الكامل في مرحلة التدفق (FFSC). ويخضع المحرك حاليًا لاختبارات إطلاق النار الساخن في منشأة اختبار الدفع التابعة لشركة أستروبيس. ^{[ 33 ]}

• المسيرة الطويلة 9
• المسيرة الطويلة 10
• ستوك سبيس نوفا
• نيوترون
• طائرة زوك-3 بمحرك بي إف-20 .