使用者:滄海夜風/沙盒

液體火箭發動機草稿

分類

液體火箭發動機有多種分類方法：

• 按發動機用途，可分為用於發射有效載荷的主推進和用於軌道修正和姿態控制的輔助推進；
• 按推力大小，可分為大推力、中等推力和小推力發動機；
• 按推進劑組元數量，可分為單組元、雙組元和三組元液體火箭發動機；
• 按推進劑供應系統類型，可分為擠壓式和泵壓式液體火箭發動機；
• 按工況特點，可分為連續工作式和脈衝工作式發動機，或者一次啟動和多次啟動發動機，或者固定推力、小範圍推力調節、中等範圍推力調節和大範圍推力調節發動機。

推進劑供應系統

推進劑供應系統是在液體火箭發動機工作時將貯箱中的推進劑按照要求的壓力和流量輸送到推力室中的系統，一般可分為擠壓式供應系統和泵壓式供應系統。

擠壓式供應系統

擠壓式供應系統是利用高壓氣體將推進劑組元從貯箱擠壓到推力室中。高壓氣體擠壓推進劑的方式有氣體直接擠壓、柔性囊袋擠壓和活塞擠壓。擠壓氣體的來源有以下幾種方案：

貯氣系統

氣源來自高壓氣瓶，在發動機工作前通過充氣閥將壓縮氣體充入氣瓶中。擠壓氣體通常選用氮氣、氦氣等惰性氣體。大多數擠壓式供應系統利用減壓器將從氣瓶流出的氣體控制在恆定的壓力來擠壓貯箱中的推進劑，即為恆壓式貯氣系統。若發動機工作時允許推力逐步下降，則可取消氣瓶和減壓器，適當調整貯箱中初始氣墊的容積，依靠初始氣墊的自身膨脹來擠壓推進劑，即為落壓式貯氣系統。

液體汽化系統

將容易汽化的推進劑組元通過換熱器加熱、汽化後擠壓貯箱中的推進劑。推進劑汽化系統主要用在泵壓式供應系統的貯箱增壓中，對於擠壓式供應系統，發動機還需要單獨的貯氣系統來擠壓液體在換熱器中汽化，但這使得增壓系統更複雜化。

化學反應系統

利用化學反應生成擠壓氣體。化學反應生成擠壓氣體的方案有三種：固體推進劑燃氣發生器、液體推進劑燃氣發生器以及在貯箱中直接化學反應產生擠壓氣體。固體推進劑燃氣發生器系統由燃氣發生器、過濾器和燃氣調節器等組成；液體推進劑燃氣發生器系統由輔助氣瓶、輔助貯箱和燃氣發生器以及其他附件組成採用。燃氣發生器系統還需要對熱燃氣冷卻降溫。在貯箱中直接化學反應的系統是將少量燃料（或氧化劑）噴注到氧化劑貯箱（或燃料貯箱）中，發生自燃反應產生擠壓氣體。

擠壓式供應系統結構簡單，但發動機燃燒室壓力較低，多用於反作用控制系統等小推力發動機。

在泵壓式系統中，貯箱還需要一個較小的正壓以避免泵的氣蝕（Sutton，2000）。

貯氣式增壓系統由於其簡單、可靠獲得了廣泛的應用。推進劑汽化增壓在擠壓式系統中應用有限。固體和液體燃氣發生器增壓系統由於其燃燒產物溫度較高，並且含有的固體顆粒或水汽等不能產生增壓效果，其應用範圍有限（廖少英，2007，p54-55）。 當總沖或推進劑量相對較小、室壓較低、發動機推重比較小、需要反覆的短脈衝工作時，

液體推進劑

液體火箭推進劑，簡稱液體推進劑（李亞裕，2011，p2），是為液體火箭發動機提供能源和工質的液態化學物質，是影響發動機及火箭性能的重要因素之一。液體火箭推進組元可以是單質、化合物，也可以是混合物。液體推進劑通過在燃燒室進行氧化反應或分解反應，將化學能轉化為熱能，生成高溫高壓氣體產物，再通過噴管膨脹加速，將熱能轉化為動能。

分類

液體推進劑主要的分類方式有：

• 按推進劑組元數，液體推進劑分為單組元推進劑、雙組元推進劑和三組元推進劑。單組元推進劑是通過分解或自身燃燒提供工質和能量的均相推進劑；雙組元推進劑是由分別貯存的液體氧化劑和液體燃料兩個組元組合工作的推進劑；三組元推進劑通常為液氧作為氧化劑、液氫和烴類燃料作為燃料組合的推進劑組合，或者是液氧作為氧化劑、液氫作為燃料並加入輕金屬或其氫化物粉末的推進劑組合。（李亞裕，2011，p3-4）
• 液體推進劑按其貯存性能可分為可貯存推進劑和低溫推進劑。可貯存推進劑是指在地面環境條件下，不外加能源或加壓而能保持液態並長期貯存不變質的推進劑，例如煤油、硝酸等；低溫推進劑是指在環境溫度下是氣態，只有在低溫下才能保持為液態的推進劑，如液氫、液氧等。（李亞裕，2011，p5）
• 對於雙組元推進劑，可按氧化劑與燃料直接接觸時的化學反應能力將其分為自燃推進劑和非自燃推進劑。氧化劑和燃料進入燃燒室時能迅速自發點火的雙組元推進劑為自燃推進劑，例如四氧化二氮-偏二甲肼等；氧化劑與燃料進入燃燒室時不能自動著火燃燒而需要輔助點火裝置的雙組元推進劑為非自燃推進劑，例如液氧-液氫、液氧-煤油等。（李亞裕，2011，p4）

基本要求

對液體推進劑的基本要求主要有：

• 能量特性高，即比沖高
• 冷卻能力較強
• 輸送、霧化性能好
• 比重高
• 物理性質隨溫度變化小
• 燃燒性能好

• 穩定性好
• 腐蝕性小
• 爆炸危險性小
• 毒性小
• 材料相容性好
• 可大量生產、價格低廉

實際上並沒有各方面性質都很好的推進劑，選擇液體推進劑時需要綜合權衡以上這些因素。

常用的液體推進劑

大多數液體火箭發動機使用的是雙組元推進劑。常用的雙組元液體推進劑有三類：①液氧-液氫推進劑組合，無毒推進劑組合中比沖最高的，主要用於運載火箭上面級和某些助推級；②液氧-烴類（如煤油、汽油、酒精等）推進劑組合，平均密度較高，可使火箭結構做得較緊湊，常用於運載火箭助推級和某些第二級；③可貯存推進劑組合，包括硝酸-烴類、四氧化二氮-偏二甲肼、四氧化二氮-混肼50以及四氧化二氮-一甲基肼等組合，可長期貯存，沒有低溫推進劑的發射準備時間長和處理複雜等問題，用於彈道飛彈第一、二級大型發動機以及幾乎所有使用雙組元推進劑的反作用控制小推力火箭發動機。

單組元推進劑必須具有化學穩定性和熱穩定性，並且還必須容易分解和反應。最常用的單組元推進劑是肼，被廣泛用於衛星和其他太空飛行器的姿態和軌道控制小推力火箭發動機。肼的分解產物包括氨氣、氮氣和氫氣，催化劑可採用銥、鐵、鎳和鈷等。

航道

航道是指在內河、湖泊、港灣等水域內供船舶安全航行的通道，由可通航水域、助航設施和水域條件組成。

定義

廣義上必須把航道理解為水道或河道整體，它可以不包括堤防和整個河漫灘，但不能不包括常遇洪水位線以下的基本河槽或者是中高潮位以下的沿海水域。

航道的狹義理解等同於「航槽」。因為航道應當有尺度標準和設標界限，航道位置可以隨河床演變或水位變動而隨時移動，航道尺度也可以隨季節與水位變化以及治理工程的實施而有所調整。除了運河、通航渠道和某些水網地區的航道以外，航道寬度總是小於河槽的寬度。在天然河流、湖泊、水庫內，航道的設定範圍總是只占水面寬度的一部分而不是全部。用航標標示出的可供船舶航行利用的這一部分水域，受到客觀自然條件的制約。在天然條件下，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，也有水流條件的要求。在某些特定的航段內，還受到過河建築物如橋梁、過江管道、纜線的限制。因此，狹義的航道是一個在三維空間尺度上既有要求、又有限制的通道。

航道建設標準

航道尺度是航道建設的主要標準，包括航道深度、寬度、彎曲半徑、斷面係數以及水上淨空和船閘尺度等。