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液体火箭发动机草稿

分类

液体火箭发动机有多种分类方法：

• 按发动机用途，可分为用于发射有效载荷的主推进和用于轨道修正和姿态控制的辅助推进；
• 按推力大小，可分为大推力、中等推力和小推力发动机；
• 按推进剂组元数量，可分为单组元、双组元和三组元液体火箭发动机；
• 按推进剂供应系统类型，可分为挤压式和泵压式液体火箭发动机；
• 按工况特点，可分为连续工作式和脉冲工作式发动机，或者一次启动和多次启动发动机，或者固定推力、小范围推力调节、中等范围推力调节和大范围推力调节发动机。

推进剂供应系统

推进剂供应系统是在液体火箭发动机工作时将贮箱中的推进剂按照要求的压力和流量输送到推力室中的系统，一般可分为挤压式供应系统和泵压式供应系统。

挤压式供应系统

挤压式供应系统是利用高压气体将推进剂组元从贮箱挤压到推力室中。高压气体挤压推进剂的方式有气体直接挤压、柔性囊袋挤压和活塞挤压。挤压气体的来源有以下几种方案：

贮气系统

气源来自高压气瓶，在发动机工作前通过充气阀将压缩气体充入气瓶中。挤压气体通常选用氮气、氦气等惰性气体。大多数挤压式供应系统利用减压器将从气瓶流出的气体控制在恒定的压力来挤压贮箱中的推进剂，即为恒压式贮气系统。若发动机工作时允许推力逐步下降，则可取消气瓶和减压器，适当调整贮箱中初始气垫的容积，依靠初始气垫的自身膨胀来挤压推进剂，即为落压式贮气系统。

液体汽化系统

将容易汽化的推进剂组元通过换热器加热、汽化后挤压贮箱中的推进剂。推进剂汽化系统主要用在泵压式供应系统的贮箱增压中，对于挤压式供应系统，发动机还需要单独的贮气系统来挤压液体在换热器中汽化，但这使得增压系统更复杂化。

化学反应系统

利用化学反应生成挤压气体。化学反应生成挤压气体的方案有三种：固体推进剂燃气发生器、液体推进剂燃气发生器以及在贮箱中直接化学反应产生挤压气体。固体推进剂燃气发生器系统由燃气发生器、过滤器和燃气调节器等组成；液体推进剂燃气发生器系统由辅助气瓶、辅助贮箱和燃气发生器以及其他附件组成采用。燃气发生器系统还需要对热燃气冷却降温。在贮箱中直接化学反应的系统是将少量燃料（或氧化剂）喷注到氧化剂贮箱（或燃料贮箱）中，发生自燃反应产生挤压气体。

挤压式供应系统结构简单，但发动机燃烧室压力较低，多用于反作用控制系统等小推力发动机。

在泵压式系统中，贮箱还需要一个较小的正压以避免泵的气蚀（Sutton，2000）。

贮气式增压系统由于其简单、可靠获得了广泛的应用。推进剂汽化增压在挤压式系统中应用有限。固体和液体燃气发生器增压系统由于其燃烧产物温度较高，并且含有的固体颗粒或水汽等不能产生增压效果，其应用范围有限（廖少英，2007，p54-55）。 当总冲或推进剂量相对较小、室压较低、发动机推重比较小、需要反复的短脉冲工作时，

液体推进剂

液体火箭推进剂，简称液体推进剂（李亚裕，2011，p2），是为液体火箭发动机提供能源和工质的液态化学物质，是影响发动机及火箭性能的重要因素之一。液体火箭推进组元可以是单质、化合物，也可以是混合物。液体推进剂通过在燃烧室进行氧化反应或分解反应，将化学能转化为热能，生成高温高压气体产物，再通过喷管膨胀加速，将热能转化为动能。

分类

液体推进剂主要的分类方式有：

• 按推进剂组元数，液体推进剂分为单组元推进剂、双组元推进剂和三组元推进剂。单组元推进剂是通过分解或自身燃烧提供工质和能量的均相推进剂；双组元推进剂是由分别贮存的液体氧化剂和液体燃料两个组元组合工作的推进剂；三组元推进剂通常为液氧作为氧化剂、液氢和烃类燃料作为燃料组合的推进剂组合，或者是液氧作为氧化剂、液氢作为燃料并加入轻金属或其氢化物粉末的推进剂组合。（李亚裕，2011，p3-4）
• 液体推进剂按其贮存性能可分为可贮存推进剂和低温推进剂。可贮存推进剂是指在地面环境条件下，不外加能源或加压而能保持液态并长期贮存不变质的推进剂，例如煤油、硝酸等；低温推进剂是指在环境温度下是气态，只有在低温下才能保持为液态的推进剂，如液氢、液氧等。（李亚裕，2011，p5）
• 对于双组元推进剂，可按氧化剂与燃料直接接触时的化学反应能力将其分为自燃推进剂和非自燃推进剂。氧化剂和燃料进入燃烧室时能迅速自发点火的双组元推进剂为自燃推进剂，例如四氧化二氮-偏二甲肼等；氧化剂与燃料进入燃烧室时不能自动着火燃烧而需要辅助点火装置的双组元推进剂为非自燃推进剂，例如液氧-液氢、液氧-煤油等。（李亚裕，2011，p4）

基本要求

对液体推进剂的基本要求主要有：

• 能量特性高，即比冲高
• 冷却能力较强
• 输送、雾化性能好
• 比重高
• 物理性质随温度变化小
• 燃烧性能好

• 稳定性好
• 腐蚀性小
• 爆炸危险性小
• 毒性小
• 材料相容性好
• 可大量生产、价格低廉

实际上并没有各方面性质都很好的推进剂，选择液体推进剂时需要综合权衡以上这些因素。

常用的液体推进剂

大多数液体火箭发动机使用的是双组元推进剂。常用的双组元液体推进剂有三类：①液氧-液氢推进剂组合，无毒推进剂组合中比冲最高的，主要用于运载火箭上面级和某些助推级；②液氧-烃类（如煤油、汽油、酒精等）推进剂组合，平均密度较高，可使火箭结构做得较紧凑，常用于运载火箭助推级和某些第二级；③可贮存推进剂组合，包括硝酸-烃类、四氧化二氮-偏二甲肼、四氧化二氮-混肼50以及四氧化二氮-一甲基肼等组合，可长期贮存，没有低温推进剂的发射准备时间长和处理复杂等问题，用于弹道导弹第一、二级大型发动机以及几乎所有使用双组元推进剂的反作用控制小推力火箭发动机。

单组元推进剂必须具有化学稳定性和热稳定性，并且还必须容易分解和反应。最常用的单组元推进剂是肼，被广泛用于卫星和其他航天器的姿态和轨道控制小推力火箭发动机。肼的分解产物包括氨气、氮气和氢气，催化剂可采用铱、铁、镍和钴等。

航道

航道是指在内河、湖泊、港湾等水域内供船舶安全航行的通道，由可通航水域、助航设施和水域条件组成。

定义

广义上必须把航道理解为水道或河道整体，它可以不包括堤防和整个河漫滩，但不能不包括常遇洪水位线以下的基本河槽或者是中高潮位以下的沿海水域。

航道的狭义理解等同于“航槽”。因为航道应当有尺度标准和设标界限，航道位置可以随河床演变或水位变动而随时移动，航道尺度也可以随季节与水位变化以及治理工程的实施而有所调整。除了运河、通航渠道和某些水网地区的航道以外，航道宽度总是小于河槽的宽度。在天然河流、湖泊、水库内，航道的设定范围总是只占水面宽度的一部分而不是全部。用航标标示出的可供船舶航行利用的这一部分水域，受到客观自然条件的制约。在天然条件下，不同水位期能供船舶安全通航的那一部分水域，既有尺度要求，也有水流条件的要求。在某些特定的航段内，还受到过河建筑物如桥梁、过江管道、缆线的限制。因此，狭义的航道是一个在三维空间尺度上既有要求、又有限制的通道。

航道建设标准

航道尺度是航道建设的主要标准，包括航道深度、宽度、弯曲半径、断面系数以及水上净空和船闸尺度等。