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液體火箭推進(jìn)劑
來源:互聯(lián)網(wǎng)

液體火箭推進(jìn)劑,即液態(tài)的化學(xué)火箭推進(jìn)劑。是航空航天器的重要推進(jìn)劑。可以是單質(zhì)或簡單化合物,也可以是多種化合物的混合物。如:單組元推進(jìn)劑、雙組元推進(jìn)劑、三組元推進(jìn)劑等。液體推進(jìn)劑按其作用分為氧化劑和燃燒劑兩類,若兩者混合或遇高溫明火即能燃燒或爆炸;氧化劑遇可燃物質(zhì)或燃燒劑遇氧化劑、腐蝕劑,也能引起燃燒或爆炸。因此,氧化劑和燃燒劑不能貯存于同一庫房,不得同時加注,要采用相同材料盛裝,不得滲漏,要遠(yuǎn)離火源電源、可燃物質(zhì)及化學(xué)危險物品。發(fā)生火災(zāi)時可選用水、泡沫、二氧化碳、干粉、鹵代烷等滅火劑。

內(nèi)容簡介

火箭推進(jìn)劑是為火箭發(fā)動機(jī)提供能源和工質(zhì)的物質(zhì)。火箭推進(jìn)劑在發(fā)動機(jī)中通過燃燒與分解,釋放化學(xué)能并轉(zhuǎn)化為能夠產(chǎn)生推力的工作物質(zhì)(簡稱工質(zhì))。液體推進(jìn)劑通常包括燃料、氧化劑。燃料是燃燒時起還原作用的并釋放能量的物質(zhì)。氧化劑(又稱助燃劑)是燃燒時起氧化作用的物質(zhì)。火箭用液體燃料主要有液氫、、甲基肼偏二甲肼煤油乙醇等,液體氧化劑主要有液氧、四氧化二氮過氧化氫硝酸等。

液體火箭推進(jìn)劑進(jìn)入火箭推力室后,燃燒、熱分解或催化分解,形成高溫氣體產(chǎn)物,以極高速度從噴管噴出,產(chǎn)生推力。液體推進(jìn)劑具有比沖較高、推力大、能多次重復(fù)啟動和停運(yùn)等特點(diǎn),已廣泛用于空間運(yùn)載火箭魚雷戰(zhàn)略導(dǎo)彈等。

基本要求

能量特性要求

為了使火箭具有高的能量特性,要求推進(jìn)劑比沖量大,體現(xiàn)在燃燒熱值高,燃燒溫度高,燃燒產(chǎn)物分子量小、比熱容大或比熱比小,燃燒產(chǎn)物凝聚相成分少等。

使用性能要求:

1、可作為冷卻劑。至少有一種組元作為冷卻劑,吸熱能力、傳熱能力和熱穩(wěn)定性要好,即沸點(diǎn)和分解溫度高,氣化熱、比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)都要最大。

2、輸送、霧化性能好。黏度小,表面張力小,沸點(diǎn)高,冰點(diǎn)低。這樣在使用時流阻和噴嘴壓降小,易噴射、霧化和混合,有利于提高發(fā)動機(jī)燃燒效率,有利于運(yùn)輸與貯存以及在惡劣的環(huán)境下使用安全方便。

3、密度大且密度隨溫度的變化要小。

4、燃燒性能好。著火溫度低,著火延遲時間短,飽和蒸氣壓較低,易揮發(fā)。這樣可以提高發(fā)動機(jī)起動過程的平穩(wěn)性,起動迅速。

5、安定性好、爆炸危險性小。推進(jìn)劑本身及燃燒產(chǎn)物毒性小,自燃溫度高,抗機(jī)械沖擊、振動的穩(wěn)定性好,爆炸極限窄,與材料的相容性好。

使用、生產(chǎn)性能要求。容易生產(chǎn)、價格低廉。

分類介紹

(1)按組元數(shù)可分為單組元、雙組元和多組元

單組元液體推進(jìn)劑是單一液體化學(xué)物質(zhì)或幾種液體化學(xué)物質(zhì)混合物,在一定的條件下能夠通過自身分解或燃燒。如無水肼(N2H4)、高濃度過氧化氫(H2O2)、硝酸異丙,以及由無水肼與硝酸肼及水等組成的單推-2(DT-2),單推-3(DT-3)等。由于單組元推進(jìn)劑能夠簡化推進(jìn)劑供應(yīng)系統(tǒng),并且能夠催化分解而發(fā)生自燃,使推進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)比較簡單,由此在航天器推進(jìn)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。單組元液體推進(jìn)劑種類很多,使用較多的有肼和過氧化氫。過氧化氫在美國、俄羅斯和我國的航天器上都采用過。

雙組元液體推進(jìn)劑是分別貯存的液體氧化劑和液體燃料組合成的推進(jìn)劑,如四氧化二氮/偏二甲肼、液氧/煤油、液氧/乙醇過氧化氫/煤油、紅煙硝酸/油肼等組合。

多組元液體推進(jìn)劑是由多于2種化合物組成的推進(jìn)劑,如液氧/氫氣/碳?xì)浠衔铩⒁貉?液氫/氫化鋰液氟/液氫/鋰等。

(2)按推進(jìn)劑著火燃燒特性,分為自燃液體推進(jìn)劑和非自燃液體推進(jìn)劑。

自燃液體推進(jìn)劑是簡單混合后不需要外加能源能自動著火燃燒的推進(jìn)劑,如四氧化二氮/偏二甲肼、硝酸-27S/偏二甲肼、硝酸-20S/混胺-02等。

非自燃液體推進(jìn)劑是簡單混合后需要外加能源才能著火燃燒的推進(jìn)劑。如液氧/乙醇、液氧/煤油、液氧/液氫、過氧化氫/煤油等。

(3)按貯存性能,分為可貯存液體推進(jìn)劑、不可貯存液體推進(jìn)劑和低溫推進(jìn)劑。

可貯存液體推進(jìn)劑是在使用環(huán)境條件下可長期貯存的推進(jìn)劑。不可貯存液體推進(jìn)劑是在使用環(huán)境條件下不可長期貯存的推進(jìn)劑。低溫推進(jìn)劑是在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下沸點(diǎn)低于200K,臨界溫度低于223K,只能在低溫下才能保持為液態(tài)的推進(jìn)劑,如液氧、氫氣等。

參考資料 >

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