火箭推进剂

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火箭推进器一般以某种形式大量存储在推进器容器里,过去被用来大量从火箭发动机喷射出以流体喷射物的形式,以产生推力作为推进。燃料推进剂往往与氧化剂推进剂燃烧产生大量非常热的气体。这些气体膨胀并从喷嘴喷出,不断加速,从火箭底部冲出产生推力直到火箭达到极高的速度。有时推进剂不会燃烧,但可以从外部加热都达到更好的效果。对于较小的实验推进器,使用压缩气体通过推进喷嘴喷出以推动飞船。

化学火箭推进剂是最常用的,火箭通过放热化学反应产生热气体达到推进目的

离子推进器中,推进剂是带电的原子,以磁性排斥的方式从飞船尾部推出。然而磁加速离子驱动器通常不被认为是火箭,而是一个使用电加热和磁喷嘴的类似级推进器。

概述[编辑]

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[编辑]

主要有三种类型的推进剂:固体,液体,和混合型。

固体推进剂[编辑]

历史[编辑]

描述[编辑]

优点[编辑]

缺点[编辑]

液体推进剂[编辑]

优点[编辑]

缺点[编辑]

历史[编辑]

现状[编辑]

气体推进剂[编辑]

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attitude jet,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[编辑]

惰性推进剂[编辑]

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[编辑]

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[编辑]

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[编辑]


其他[编辑]

外部链接[编辑]