火箭的推进剂有什么要求

火箭的推进剂有什么要求
火箭的推进剂有什么要求

火箭的推进剂有什么要求
火箭推进剂
　　也叫“火箭发射药”.火药的一种.用做火箭喷气发动机的燃料.除满足对所有火药基本要求以外,还要求单位容积和单位质量所产生的热量大,能在尽可能低的压强下正常燃烧,燃烧性能良好,燃烧生成物的平均相对分子质量低,对高空的耐寒性高.有固体和液体两大类.固体推进剂可分为双基推进剂（主要由硝化棉和硝酸酯类增塑剂如硝化甘油等组成）和复合推进剂（主要由可燃剂——粘结剂如聚氨基甲酸酯、聚硫橡胶、聚丁二烯等和氧化剂如硝酸铵、高氯酸铵等组成）.液体推进剂由可燃剂（如液氢、肼类、胺类、硼烷、石油产品等）和氧化剂（如液氧、液氟、过氧化氢、发烟硝酸、四氧化二氮、四硝基甲烷等）组成.
　　火箭推进剂
　　火箭发动机的特点是同时使用两种不同类型的化学物质来支持燃烧反应,产生热排气.这两种化学物质就构成了火箭专家称之为推进剂的东西.这两种化学物质分别是燃料和氧化剂,燃料为火箭提供燃烧的物质以产生热排气,氧化剂为燃烧的过程供氧.我们应该知道所有的燃烧反应都要求有可燃物质和氧来支持.在大气层内有充足的氧气可以支持燃烧,所以汽车和飞机的发动机都不需要携带氧化剂,但火箭既要在大气层中工作,又要在太空飞行,因此必须自带氧来支持燃烧室的燃烧反应.火箭的推进剂根据化学物质的形态不同可分为液
　　体推进剂和固体推进剂.
　　液体推进剂的燃料和氧化剂都是液态的保存在火箭的燃料箱中的.目前较普遍的一种液体推进剂组合是用混肼-50(类似煤油)作燃烧剂,四氧化氮作氧化剂.这种组合剂可在室温下储存,但其燃烧效率比较低.另一种组合是液氢做燃料,液氧做氧化剂.这种组合是当前最有潜力的组合,其燃烧效率很高,但由于液氢和液氧的沸点都很低,所以其保存需要超低温的储存箱,使温度接近绝对零度,在零下二百摄氏度左右,才能保证它们在液态,一旦温度超过沸点液体变成气体,就无法再用作推进剂,由于其比较复杂目前只有美国、俄斯、法国、中国和日本等少数几个国家掌握这种低温液体火箭技术.
　　大多数液体推进剂要求用火花点火开始燃烧.但有些燃料和氧化剂混合时会自动产生化学反应点火燃烧,我们称之为自燃推进剂.使用自燃推进剂的发动机不需要点火系统,而且更加可靠,但这种推进剂几乎可锈蚀所有与之接触的物质,而且含有剧毒.
　　推进剂比较
　　推进剂类型 性能
　　液氢(燃料)液氧(氧化剂)燃烧效率很高多用于航天飞机及运载火箭末级昂贵、不易储存
　　混肼-50(燃料)四氧化二氮(氧化剂)燃烧效率一般多用于中型火箭价格适中、较易储存
　　RP-1高精炼煤油(燃料)液氧(氧化剂)燃烧效率一般多用于火箭第一级价格适中、不易储存
　　肼(燃料)四氧化二氮(氧化剂)燃烧效率一般自燃、多用于卫星价格相对便宜、腐蚀性极强
　　固体推进剂由油灰或橡胶状的可燃材料构成,是燃料和氧化剂的混合体.烧固体推进剂的火箭称为固体火箭.固体火箭的箭体与液体火箭的箭体差别不大,但内部没有推进剂储存箱,而是把整个火箭体的内部从上到下装满固体推进剂.在火箭体的中心有一条窄窄的圆柱形缝隙贯穿推进剂的模芯,该缝隙称为燃烧室,它可使推进剂从上到下均匀燃烧.火箭底部的喷管,将燃烧室的排气导入合适的方向.
　　由于燃烧室是推进剂在中间留出来的缝隙,如果这个缝隙是圆柱形的,当火箭顶端的点火器击发点火后,随着燃烧的继续,燃烧室的表面积开始增大,使得推进剂与推进剂接触的面积增大,每一时间燃烧的推进剂开始增多,产生的推力也相应的加大.因此火箭在最初产生的推力较小,但随着时间的增加,推力逐渐增大,直到燃烧的最后阶段火箭获得最大的推力.考虑一下如果缝隙的形状不同,那它产生推力的效果也会不同.星形开缝在整个加力期间会均匀的产生推力,但推进剂要比圆柱形的燃烧快一些.现在火箭推进剂模芯中开的缝隙形状分为圆柱形、管形、星形、多翼形、十字形等.
　　与液体推进剂相比,固体推进剂最大的优势在于它可以在室温下储存.而且发动机不需要其它复杂的部件,而液体推进剂的发动机要求有专门的设备来控制液体注入燃烧室.当然也正是由于这个原因,使得固体推进剂的燃烧不容易控制,在燃料没有烧完的情况下,很难实现发动机的关闭,因此不具备多次点火的能力.早期的固体火箭基本都是一次燃烧,但随着技术的发展,现在已经出现多次点火的固体火箭.
　　成分详细见: