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火箭推进剂

2020-10-16
出处:族谱网
作者:阿族小谱
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概述起飞中的阿特兰蒂斯号航天飞机火箭通过尾部高速喷气排出质量以产生推力(见牛顿第三定律)。化学推进剂主要有三种类型的推进剂:固体,液体,和混合型。固体推进剂历史描述优点缺点液体推进剂优点缺点历史现状气体推进剂气体推进剂通常涉及某种形式的压缩气体。然而,由于密度低,且压力容器重量高,目前很少使用气体推进剂,但有时也用于姿态喷嘴,特别是惰性推进剂。GOX被用来作为Buranprogram的轨道操纵系统的推进剂之一。混合型推进剂惰性推进剂一些火箭设计的推进剂来自非化学能源或甚至是来自外部的能源。例如水火箭使用压缩气体,一般是空气,迫使水从火箭喷出。太阳能火箭和核能火箭通常建议使用液氢以达到600-900秒Isp(比冲),或在某些情况下,用水蒸汽达到190秒Isp。此外对于低性能要求的情况,如姿态喷射器,也有用惰性气体氮气的。混合比例给出的化学推进剂理论排空速率是每单位质量推进剂(具体能量)能量释

概述

火箭推进剂

起飞中的阿特兰蒂斯号航天飞机

火箭通过尾部高速喷出质量以产生推力(见牛顿第三定律)。

化学推进剂

主要有三种类型的推进剂:固体,液体,和混合型。

固体推进剂

历史

描述

优点

缺点

液体推进剂

优点

缺点

历史

现状

气体推进剂

气体推进剂通常涉及某种形式的压缩气体。然而,由于密度低,且压力容器重量高,目前很少使用气体推进剂,但有时也用于姿态喷嘴,特别是惰性推进剂。

GOX被用来作为Buran program的轨道操纵系统的推进剂之一。

混合型推进剂

惰性推进剂

一些火箭设计的推进剂来自非化学能源或甚至是来自外部的能源。例如水火箭使用压缩气体,一般是空气,迫使水从火箭喷出。

太阳能火箭和核能火箭通常建议使用液氢以达到600-900秒Isp(比冲),或在某些情况下,用水蒸汽达到190秒Isp。

此外对于低性能要求的情况,如姿态喷射器,也有用惰性气体氮气的。

混合比例

给出的化学推进剂理论排空速率是每单位质量推进剂(具体能量)能量释放的函数。未燃尽的燃料或氧化剂会影响具体能源。令人惊讶的是,大多数火箭载富燃料运行。

推进剂密度

虽然液氢有很高的Isp,其密度低是一个重要的缺点:每公斤氢占地的体积是密集燃料(如煤油)7倍多。 这不仅对贮槽设施不利,而且油箱的管道和燃油泵,需要原来体积和重量的7倍。(引擎的oxidiser一侧和渣当然不受影响。)这使得航天器的干质量要高得多,所以使用液氢比起预想的不是这么有效。事实上,一些致密碳氢化合物/液氧推进剂组合具有较高的性能同时,干重的不利也包括在内。

由于较低的Isp, 密集推进剂运载火箭,具有更高的起飞质量,但这并不意味着一个成比例的高成本,相反,航天器很可能最终更便宜。液氢生产和储存是相当昂贵的,并在航天器的设计和制造带来许多实际困难。

由于较高的整体重量,密集燃料运载火箭必然要求更高的起飞推力,但它携带推力的能力要一直持续到达轨道。这一点,再加上更好的推力/重量比,这意味着密集燃料的航天器达到轨道早些时候,从而尽量减少重力阻力造成的损失。因此,这些航天器的有效delta-v要求减少了。

但是,液氢给予明确的优势,整体重量需要最小;例如,土星V飞行器在它的末级使用液氢;降低了重量,这意味着使用密集燃料的第一级可成比例的缩小,节省不少钱。

引用

其他

氢技术时间线

Category:火箭燃料

比较:航空燃油

核动力推进

离子推进器


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