火箭用什么燃料?

运载火箭是用煤油、酒精、偏二甲肼、液态氢等作为燃烧剂,而用硝酸、液态氮等提供的氧化剂帮助燃烧的,人们习惯上把燃烧剂和氧化剂通称为火箭发动机的燃料或推进剂.

从物理形态上讲,火箭发动机使用的推进剂有两种形式,一种是液态物质,另一种是固态物质。

燃烧剂和氧化剂都是呈液体形态的发动机则称为液体燃料发动机,或称为液体火箭发动机;

两者都是呈固体状态,则称为固体燃料火箭发动机或固体火箭发动机。

如果在两种燃料中,一种为固体,一种为液体,则称为固-液火箭发动机或直接称其物质名称的火箭发动机,如,氢氧火箭发动机。

由于固态燃烧剂产生的能量比液体燃烧剂发出的能量高,所以,目前研制的火箭发动机多是固-液火箭发动机,两种燃料相遇燃烧,形成高温高压气体,气体从喷口喷出,产生巨大推力而把运载火箭送上了太空。

火箭燃料发展历史按火箭的第一级燃料分代为4代

第1代不说了

第2代

燃料:偏二甲肼。氧化剂是4氧化2氮。特点:技术成熟,价格低廉,但是有剧毒

代表:美国“大力神”,苏联的“质子”,欧洲“阿里安4”,我们中国长征2,3,4.

第3代

燃料:煤油,氧化剂是液态氧。

特点:无毒,性能高,燃料密度高,火箭直径比较小,技术成熟,价格低廉

代表:美国“土星”(登月用),苏联“联盟”,我国新一代大推力运载火箭即采用液氧煤油发动机。

第4代

燃料:液态氢。氧化剂是液态氧 特点:无毒,性能奇高。氢氧发动机技术门槛高

此种发动机技术美国,欧洲比较成熟。我国的长征三号第三极发动机就是液氢液氧发动机。

常用的液体氧化剂有液态氧、四氧化二氮等,燃烧剂由液氢、偏二甲肼、煤油等。

现代液体燃料火箭是美国人戈达德搞出来的:第一个是采用液氧-煤油。

发射卫星的火箭燃料要体积小,重量轻,但发出的热量要大,这样才能减轻火箭的重量,使卫星快速地送上轨道。液体燃料放出的能量大,产生的推力也大;而且这种燃料比较容易控制,燃烧时间较长,因此,发射卫星的火箭大都采用液体燃料。

液体火箭发动机是指液体推进剂的化学火箭发动机。氧化剂和燃烧剂必须储存在不同的储箱中。液体火箭发动机一般由推力室、推进剂供应系统、发动机控制系统组成。推力室是将液体推进剂的化学能转变成推进力的重要组件。它由推进剂喷嘴、燃烧室、喷管组件等组成。推进剂通过喷注器注入燃烧室,经雾化,蒸发,混合和燃烧等过成生成燃烧产物,以高速(25O0一5000米/秒)从喷管中冲出而产生推力。燃烧室内压力可达2O0大气压(约20OMPa)、温度300O~400O℃,故需要冷却。推进剂供应系统的功用是按要求的流量和压力向燃烧室输送推进剂。按输送方式不同,有挤压式(气压式)和泵压式两类供应系统。挤压式供应系统是利用高压气体经减压器减压后(氧化剂、燃烧剂的流量是靠减压器调定的压力控制)进入氧化剂、燃烧剂贮箱,将其分别挤压到燃烧室中。挤压式供应系统只用于小推力发动机。大推力发动机则用泵压式供应系统,这种系统是用液压泵输送推进剂。发动机控制系统的功用是对发动机的工作程序和工作参数进行调节和控制。工作程序包括发动机起动、工作。关机三个阶段,这一过程是按预定程序自动进行的。工作参数主要指推力大小、推进剂的混合比。液体火箭发动机的优点是比冲高(25O~5OO秒),推力范围大(单台推力在1克力~700吨力)、能反复起动、能控制推力大小、工作时间较长等。

液体火箭的推进剂,其中比较常用的有:四氧化二氮-肼类(偏二甲肼,一甲基肼,肼),液氧-煤油,液氢-液氧等。


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