火箭推进剂
火箭推力原理
火箭推力原理火箭推力原理是指火箭在发射过程中产生的推力的物理原理。
火箭作为一种航天器,是太空探索和载人航天的重要工具。
理解火箭推力原理对于火箭的设计和运行至关重要。
本文将详细介绍火箭的推力原理、相关理论和应用。
一、火箭推进剂火箭推进剂是产生推力的关键因素之一。
一般来说,火箭推进剂可以是化学燃料,也可以是其他形式的能量储存介质。
化学燃料的常见形式包括固体燃料和液体燃料。
固体燃料是由氧化剂和燃料混合而成的,它们被固定在铝壳体中,并点燃产生推进剂。
液体燃料则是将氧化剂和燃料储存在不同的容器中,通过喷射和混合来产生推进剂。
固体燃料有较低的复杂性和成本,而液体燃料则具有更高的灵活性和可调控性。
二、火箭工作原理火箭推力的产生基于牛顿第三定律:对于每一个作用力,都存在一个同大小但方向相反的反作用力。
火箭的推进剂喷出速度很大,从而产生一个反向的推力,推动火箭向前运动。
火箭发射过程中具体的工作原理如下:1. 着火点火:火箭点火后,点燃推进剂。
2. 排气膨胀:推进剂燃烧产生的气体被排放到火箭的喷嘴中,进而从喷嘴中喷出。
3. 导向控制:火箭通过角动量守恒原理来控制喷气方向。
通过喷射口和喷气方向之间的角度,可以控制火箭的姿态,实现飞行轨迹调整。
4. 推进剂消耗:推进剂的燃烧会逐渐消耗。
燃料的质量减少会减小火箭的总质量,从而提高火箭的速度和运动能力。
三、火箭推力方程火箭推力的大小由推力方程决定。
推力方程基于流体动力学原理,它可以用数学形式表示为:F = (m点火 - m燃尽) * v喷其中,F代表火箭的推力,m点火代表火箭在点火前的总质量,m燃尽代表火箭在燃料完全燃烧后的质量,v喷代表推进剂从喷嘴中喷出的速度。
从推力方程可以看出,推力的大小取决于两个因素:推进剂的喷射速度和推进剂消耗的速度。
因此,为了增加火箭的推力,可以采取以下策略:1. 提高推进剂的喷射速度:可以通过改变喷嘴形状和尺寸,或使用更高能量含量的推进剂来达到这一目的。
高一化学火箭推进剂知识点
高一化学火箭推进剂知识点火箭推进剂是火箭发射过程中所使用的燃料和氧化剂的总称,是火箭发射过程中最重要的组成部分。
它们通过燃烧反应产生大量的高温气体,推动火箭向前飞行。
火箭推进剂可以分为固体推进剂和液体推进剂两类,下面将详细介绍这些知识点。
1. 固体推进剂固体推进剂是由固体燃料和氧化剂组成的推进剂。
固体推进剂具有结构简单、储存方便等特点,在火箭发射中被广泛应用。
(1)固体燃料:固体燃料是固体推进剂中的能量来源。
常见的固体燃料有硝化棉、硝化甘油等。
固体燃料一般为颗粒状或块状,具有一定的稳定性和可燃性。
(2)氧化剂:氧化剂是固体推进剂中与燃料一起进行燃烧反应的物质。
常见的氧化剂有硝酸铵、高氯酸铵等。
氧化剂通常能够为燃料提供足够的氧气,使其能够充分燃烧。
2. 液体推进剂液体推进剂是由液体燃料和液体氧化剂组成的推进剂。
由于液体燃料和液体氧化剂的物理性质较固体推进剂更加复杂,液体推进剂相对固体推进剂来说具有效率高、推力大等优点。
(1)液体燃料:液体燃料是液体推进剂中的能量来源。
常见的液体燃料有液氢、液氧等。
液体燃料具有较高的燃烧效率和能量密度。
(2)液体氧化剂:液体氧化剂是液体推进剂中与燃料一起进行燃烧反应的物质。
常见的液体氧化剂有液氧、高浓度硝酸等。
液体氧化剂能够为燃料提供丰富的氧气,使得燃烧反应更为充分。
3. 火箭推进剂的选择在选择火箭推进剂时,需要考虑多个因素,包括推力需求、航天器重量、尺寸限制、安全性等。
不同的推进剂在性能、成本和操作上存在差异,需要根据具体需求和情况进行选择。
4. 火箭推进剂的燃烧反应火箭推进剂的燃烧反应是推动火箭运行的关键过程。
燃烧反应产生的高温气体通过喷射口排出,产生反作用力推动火箭向前飞行。
燃烧反应的速率和能量释放量对火箭的性能有直接影响。
5. 火箭推进剂与环境火箭推进剂的燃烧反应会产生大量废气和废渣,对环境造成一定的影响。
为了减少环境污染,需要对火箭推进剂进行合理的设计和处理,确保尽量降低对环境的影响。
长征五号运载火箭推进剂化学式
长征五号运载火箭推进剂化学式长征五号运载火箭是我国新一代重型运载火箭,由中国空间技术研究院研制。
推进剂是火箭发动机所使用的化学燃料,能够为火箭提供巨大的推力。
长征五号运载火箭所使用的推进剂包括液氧、液氢和半硝酸。
下面将分别介绍这几种推进剂的化学式及相关参考内容。
1. 液氧:液氧是一种官能团含有两个氧原子的化合物。
化学式为O2。
液氧是一种无色、无臭、无味、非常不稳定的氧气液体。
液氧在长征五号火箭中的主要作用是与燃料进行氧化反应,释放大量的能量,提供推力。
液氧在火箭发射之前需以低温冷却至液态,确保其稳定性。
相关参考内容:- 《火箭推进技术手册》:该手册详细介绍了液氧的性质、制备方法、储存技术等方面的内容,并对液氧在火箭推进系统中的应用进行了深入的分析。
- 《航天装备手册》:该手册介绍了国内外航天装备的技术参数和性能特点,其中包括对液氧和其他推进剂在火箭上的应用进行了详细的介绍。
2. 液氢:液氢是一种氢原子形成的化合物。
化学式为H2。
液氢是一种无色、无味、无毒的气体,在低温下可以冷却至液态。
液氢在长征五号火箭中的主要作用是与液氧发生氧化反应,释放巨大的能量,并且由于其成分单一,燃烧后没有杂质,能够充分地发挥火箭发动机的性能。
相关参考内容:- 《超纯液氢技术手册》:该手册介绍了超纯液氢的制备、储存和运输技术,对液氢在航天装备中的应用进行了详细讨论。
- 《推进剂工程手册》:该手册系统地介绍了不同类型的推进剂的性能参数和应用技术,其中包括了液氢在火箭发动机中的应用情况。
3. 半硝酸:半硝酸是一种硝酸根离子与水合氢离子形成的化合物。
化学式为HNO3·H2O。
半硝酸是一种无色液体,具有强氧化性。
半硝酸在长征五号火箭中主要用作推进剂的助燃剂。
通过与燃料发生化学反应,能够进一步提高燃烧温度,增加推进剂的能量释放。
相关参考内容:- 《化学工程手册》:该手册对不同化学品的性质、制备方法、应用技术进行了全面的介绍,其中包括了半硝酸的制备方法和相关应用技术。
n2o4作为火箭推进剂的化学方程式
n2o4作为火箭推进剂的化学方程式二氧化氮(N2O4)是一种重要的火箭推进剂。
它在发动机中燃烧时会释放出大量的能量,从而推动火箭飞行。
本文将从化学方程式、性质、制备方法和应用等方面详细介绍N2O4作为火箭推进剂的相关知识。
首先,我们来看一下N2O4的化学方程式。
N2O4的化学式是N2O4,表示分子中含有2个氮原子和4个氧原子。
在火箭的燃烧过程中,N2O4会和燃料发生反应,产生大量的热量和气体。
下面是N2O4作为火箭推进剂的化学方程式:N2O4 -> 2NO2 + ΔH这个方程式表示N2O4在燃烧过程中分解为两个亚硝酰基(NO2)分子,并释放出能量。
这个反应是一个放热反应,也就是说燃烧过程中产生的热量能够提供火箭推进力。
接下来,我们来了解一下N2O4的性质。
N2O4是一种无色液体,在常温常压下非常稳定。
它的分子结构是一个四边形,氮原子位于正方形的两个对角线上,氧原子位于另外两个对角线上。
N2O4的密度比空气大,可以被压缩成液体储存,这对于火箭发射来说非常重要。
此外,N2O4在低温下会转变为棕黄色或红色的固体,这是因为它会聚合形成两个分子结合在一起的二聚体(N2O4)2。
N2O4的制备方法比较简单。
一种常用的方法是通过在空气中加热硝酸钠(NaNO3)和硝酸钾(KNO3),生成氧化亚氮(NO)气体,然后将氧化亚氮和氧气(O2)在催化剂作用下通过火焰反应生成N2O4,并通过冷凝装置将其收集起来。
这种方法由于使用了硝酸钠和硝酸钾等常见材料,操作简单且成本较低,因此被广泛应用于实际生产中。
N2O4作为火箭推进剂具有许多优点。
首先,它的燃烧产物是二氧化氮(NO2),无毒无害,对环境污染较小。
其次,N2O4具有高燃烧热值和高推力,能够提供大量的推进力。
此外,N2O4的密度较大,能够被压缩成液体,减少了存储和运输的空间。
此外,N2O4还可以与其他燃料如液氢、煤油等混合使用,进一步提高火箭的性能。
N2O4作为火箭推进剂在航天事业中得到了广泛的应用。
火箭推进剂的发展史ppt课件
第2课时 火箭推进剂的发展史
素养目标
1、通过对不同时期使用的火箭推进剂的分析,强化热化学反应方 程式的正确书写。能从键能及物质能量的角度认识化学反应中能量 变化的本质,并能根据化学键键能计算反应热或已知反应热求键能。 能够熟练运用盖斯定律解决热化学问题。
2、以火箭推进剂的变迁引发思考,提出燃料选择的问题,通过分 析、归纳解决化学反应热的相关问题,体会应用化学知识解决航空 科技中的实际问题。通过对火箭推进剂性能的讨论,建立综合分析 解决问题的思维模型,树立科学发展观。
课堂小结
练习与应用
某次发射火箭,用N2H4(肼)在NO2中燃烧,生成N2、液态H2O。 已知:
N2(g)+2O2(g)==2NO2(g)
ΔH1=+67.2kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l) ΔH2=-534kJ/mol
请写出发射火箭反应的热化学方程式。
解:
2N2H4(g)+ 2NO2(g)==3N2(g)+4H2O(l) △H3
反应Ⅰ: 2H₂O(l)+SO₂(g)+I₂(s)=2HI(aq)+H₂SO₄(aq) ΔH=-
151kJ/mol
反反应应ⅢⅡ: :2HI(aq)=H₂(g)+I₂(s)
ΔH=+110kJ/mol
思考与讨论
资料:液氢效率高,但存在很多安全问题和技术 问题;肼类物质的毒性是一大弊端。
而液氧、甲烷火箭发动性能好、比冲高、资源 丰富、成本低、无毒、无污染、使用维护方便, 代表了航天动力技术发展的方向。
成功发射了历史上首枚液体燃料火箭。这枚火箭采用液氧/汽油作
长征五号运载火箭推进剂化学式
长征五号运载火箭是中国载人航天工程的重要组成部分,它是我国第一种使用液氢、液氧作为推进剂的大型运载火箭。
推进剂是火箭发动机的重要组成部分,它是产生推力的主要原料,因此推进剂的化学式对于火箭的性能和性质具有重要影响。
长征五号运载火箭的液氢推进剂的化学式是H2,液氢是高能燃料之一,具有高比冲、高火焰温度和高推力等特点。
液氢燃烧的化学反应方程式为: 2H2 + O2→2H2O 液氢燃烧产生的终产物是水,因此燃烧后不会产生不利于环境的废气和固体残留物。
长征五号运载火箭的液氧推进剂的化学式是O2,液氧也是高能燃料之一,具有高比冲、高推力和高燃烧速度等特点。
液氧燃烧的化学反应方程式为:2O2 →2O + 辐射O + O2 → O3 O3 + O2 → 2O2 液氧燃烧产生氧原子和臭氧等活性物质,活性物质的存在会对火箭发动机内部的材料和结构造成腐蚀和损害,因此火箭发动机的设计和制造需要考虑防腐蚀和防损害措施。
长征五号运载火箭的推进剂是液氢和液氧的混合物,液氢与液氧的混合比例为1:5。
液氢和液氧的混合燃烧产生的气体是水蒸气,没有固体残留物和有害气体的产生。
液氢和液氧是非常纯净的燃料和氧化剂,其主要制备方式是通过气体的气体液化技术得到。
液氢和液氧的液化过程需要使用低温和高压,因此在生产和储存过程中需要特殊的设备和工艺。
液氢和液氧的储存过程需要考虑低温和高压的要求,以及安全性和稳定性。
液氢需要通过高效制冷系统来保持低温,液氧需要通过一系列的防火和防爆措施来确保其安全性。
同时,液氢和液氧的污染和杂质对于火箭发动机性能的影响也需要引起重视。
总之,长征五号运载火箭的液氢和液氧推进剂化学式分别为H2和O2。
液氢和液氧具有高能、高效、环保等优点,但在生产、储存和使用过程中也存在一系列的工艺和安全技术要求,这些也是我国载人航天工程和航天事业的发展壮大所面临的挑战。
火箭推进剂技术的发展现状及趋势
火箭推进剂技术的发展现状及趋势随着科技的进步和人类对探索外层空间的渴望,火箭推进剂技术作为航天领域的核心技术之一,一直备受关注。
本文将探讨火箭推进剂技术的发展现状以及未来的趋势。
一、火箭推进剂技术的发展现状1. 传统推进剂技术传统火箭推进剂技术主要依赖化学能源,如固体火箭推进剂和液体火箭推进剂。
固体火箭推进剂由氧化剂和燃料混合而成,可以存储在火箭中,并在点火时燃烧产生大量热能和气体推力。
液体火箭推进剂则是通过将液体氧化剂和燃料储存在火箭中,点火后通过喷射喷管中混合燃烧产生推力。
2. 新型推进剂技术新型推进剂技术是指相对于传统推进剂而言的创新技术,其目的是提高推进剂的性能和可持续性。
例如,高能量密度推进剂,如氢氧推进剂,可以提供更高的燃烧效率和推力比,并减少对地球环境的污染。
与此同时,新型推进剂技术还包括利用非化学能源的推进剂,如核能推进剂和电力推进剂,它们的出现使得火箭技术的应用范围更加广泛。
二、火箭推进剂技术的发展趋势1. 提高推进剂性能未来火箭推进剂技术的一个主要趋势是提高推进剂的性能,使其能够更有效地将火箭送入太空。
需要提高推进剂的比冲和密度,以实现更高的速度和负载能力。
此外,还需要提高推进剂的燃烧效率和可控性,以提供更稳定和精确的推力。
2. 环境友好型推进剂的研发传统推进剂往往会产生一定的污染物,对环境造成不可忽视的影响。
因此,未来的趋势是开发更环境友好的推进剂。
例如,氢氧推进剂不会产生二氧化碳等温室气体和大气污染物,是一种可持续发展的选择。
此外,电力推进剂也是一个潜力巨大的领域,其使用可再生能源作为动力源,减少对自然资源的消耗。
3. 推进剂的自主研发能力火箭推进剂的自主研发能力是航天技术发展的重要组成部分。
随着国家对航天事业的重视和投资的增加,国内的科研机构将有更多的资源和机会进行推进剂技术的研究与创新,提高自主创新和核心技术的能力。
4. 研究新型推进剂技术除了传统推进剂技术的发展,未来也需要研究和探索新型推进剂技术。
火箭推进剂的组成与反应机理
火箭推进剂的组成与反应机理随着科技的发展,人类越来越能够探索宇宙,而火箭技术则是人类探险的必要手段之一。
火箭的推进剂是其能够完成太空探索任务的关键。
那么,火箭推进剂的组成是什么,如何发生反应呢?下面就让我们详细了解一下。
1. 火箭推进剂的组成一般来说,火箭推进剂主要由燃料和氧化剂两部分组成。
其中燃料一般为液体或固体物质,而氧化剂则是一种化学物质,用于补充燃料燃烧所需要的氧气。
在液体火箭中,燃料和氧化剂都是储存在燃料箱和氧化剂箱中,通过管道输送到火箭发动机中。
而在固体火箭中,固体燃料和氧化剂则已经混合在一起,形成一个所谓的燃料颗粒。
不同类型的火箭推进剂主要的差异在于所使用的燃料和氧化剂不同。
例如,常见的液体火箭燃料有液氢、液氧、甲烷等,而氧化剂则主要为液氧。
2. 燃料与氧化剂之间的反应机理当燃料和氧化剂混合在一起之后,就可以开始发生燃烧反应。
这种反应主要有两种类型:超音速燃焰和亚音速燃焰。
超音速燃焰主要发生在高速爆轰燃烧的情况下。
在这种情况下,燃料和氧化剂之间的反应速率非常快,甚至超过了音速,因此会产生一个膨胀波并放出能量。
这就是高速爆轰燃烧所需要的前提。
而亚音速燃焰则发生在缓慢燃烧的情况下,它的反应速率则低于音速。
这种燃烧过程比较稳定,适合于长时间的稳定燃烧。
无论是哪种类型的反应,其本质都是由典型的氧化还原反应构成的。
具体来说,当燃料和氧化剂混合后,经过一系列反应,形成了一些高能的化学键,这些键随后通过产生高温和高压来释放出来,从而推动火箭发动机。
在燃烧过程中,燃料和氧化剂之间发生的是氧化还原反应。
以甲烷和液氧为例,它们之间反应的化学方程式如下:C H4 + 2O2 → CO2 + 2H2O在这个反应式中,液氧是氧化剂,甲烷则是燃料。
将它们混合在一起后,通过燃烧得到了气体的CO2和H2O。
总结火箭推进剂是宇宙探索的重要手段之一。
其主要由燃料和氧化剂组成,通过燃烧得到高能的化学键,从而推动火箭发动机前进。
火箭推进剂化学式
火箭推进剂化学式火箭推进剂化学式火箭作为一种重要的航天工具,被广泛应用于人类的空间探索和卫星发射等领域。
其中最关键的要素之一就是推进剂,它是火箭发射能量的来源。
在推进剂中,化学式则扮演着至关重要的角色,成为火箭工程师的必备知识。
本文将针对几种常用的推进剂,分别介绍它们的化学式和作用。
一、固体火箭发动机固体火箭发动机是基于化学能转化为热能的原理设计的。
这种火箭发动机的推进剂是由固态燃料和氧化剂组成的混合物。
其中,固态燃料是有机化合物的一种,如聚合物或铝热剂等。
氧化剂则是以氧气为主。
化学式可以用如下表示:固态燃料 + 氧化剂→ 热能 + 气体固态燃料和氧化剂以固体混合物的形式存在。
一旦点燃,两种物质将立即反应,产生大量的热能和气体,从而推动火箭发射。
由于推进剂已经全部预先制备好,因此固体火箭发动机通常比液体火箭发动机更加简单,同时也更加稳定和可靠。
二、液体火箭发动机液体火箭发动机的推进剂是由两种或更多的液体组成的混合物。
其中,一般是一个氧化剂和一个燃料。
液体火箭发动机中,绝大部分推进剂是液态的,储存在火箭燃料箱中。
他们在发射前预先混合并储存。
氧气是最常见的液态氧化剂,而石油燃料和烷类烃则是最常见的液态燃料。
液体火箭发动机的化学式可以用如下表示:燃料 + 氧化剂→ 热能 + 气体液态燃料和液态氧化剂通过燃烧产生大量热和气体进行排放,推动火箭向上运动。
然而,其组成和用途的复杂性使得液体火箭发动机比固体火箭发动机更加复杂,同时也更加昂贵和不稳定。
三、等离子体推进剂等离子体推进剂是一种创新的推进技术,可用于长时间的太空探索任务。
它将离子作为推进剂,产生离子束,利用磁场将离子束推进至高速运动,从而产生推力。
等离子体推进剂的化学式可以用如下表示:原子 + 电子→ 离子等离子体推进剂是一种能量高、效率高、运行稳定性强、寿命长的推进剂。
当电子和离子发生撞击时,会产生再生能力和效率更高的离子束,不断增加速度,从而推进太空探索任务。
长征五号运载火箭推进剂化学式
长征五号运载火箭推进剂化学式长征五号运载火箭是中国自主研制的一种中型运载火箭,采用了新一代的推进剂来提供火箭的推进力。
长征五号运载火箭的推进剂包括液氧和液氢。
液氧(LOX),化学式为O2,是一种液态的氧气。
它具有高燃烧效率和高能量输出的特点,被广泛应用于航空航天工业中。
液氧的制备过程主要是将空气中的氧气通过压缩和冷却的方法转变为液态。
在长征五号运载火箭中,液氧作为氧化剂,与燃料剂反应,产生大量的热能和气体,进而产生巨大的推进力。
液氧作为一种氧化剂,具有高氧化能力,能够更好地促进燃料的燃烧过程,使火箭推进系统的效率更高。
液氢(LH2),化学式为H2,是一种液态的氢气。
液氢具有较高的燃烧能力和较低的密度,它的存储需要极低的温度和高压。
液氢是一种高效的燃料,其燃烧产生的唯一副产品为水。
长征五号运载火箭使用液氢作为燃料,与液氧混合燃烧,产生大量高温高压的气体,从而产生巨大的推进力。
液氢的使用可以将火箭的推进性能提高到极致,是目前推进剂中最理想的燃料之一。
长征五号运载火箭的推进剂液氧和液氢具有很高的纯度要求。
在制备和储存过程中,需要特殊的容器和设备来确保液氧和液氢的稳定性和安全性。
同时,为了增加液氧和液氢的储存密度,还需要进行特殊的技术处理,如增加压力和降低温度。
总结起来,长征五号运载火箭的推进剂化学式可以表示为:液氧(LOX)+液氢(LH2)→燃烧产生大量热能和气体,从而提供火箭的推进力。
液氧和液氢作为高效的氧化剂和燃料组合,在航天工业中发挥着重要的作用。
长征五号运载火箭的研制成功,标志着中国航天事业向着更高目标迈进的重要里程碑。
火箭推进剂的主要成分
火箭推进剂的主要成分:
在固体燃料的火箭中,固体推进剂有聚氨酯、聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等。
也有用复合推进剂,由氧化剂、金属燃料和高分子粘结剂组成。
1、氧化剂最常用的是:过氯酸铵,其他的有过氯酸钾、钠、锂、硝酸铵、钾、钠、锂;
2、金属燃料最常用的是铝,其他的有氢、碳、锂、铍、硼、镁……
3、粘结剂:使氧化剂和金属燃料等固体粒子粘结在一起成为弹性基体,并提供C,H等燃料元素。
有聚氯乙烯,聚氨酯,聚丁二烯等。
另外还有固化剂、增塑剂等。
液体火箭推进剂按组元数可分为单组元、双组元和多组元。
1、单组元液体推进剂:无水肼(N2H4)、高浓度过氧化氢(H2O2)、硝酸异丙酯,以及由无水肼与硝酸肼及水等组成的单推-2(DT-2),单推-3(DT-3)等。
2、双组元液体推进剂是分别贮存的液体氧化剂和液体燃料组合成的推进剂,如四氧化二氮/偏二甲肼、液氧/煤油、液氧/酒精、过氧化氢/煤油、红烟硝酸/油肼等组合。
3、多组元液体推进剂是由多于2种化合物组成的推进剂,如液氧/液氢/碳氢化合物、液氧/液氢/氢化锂、液氟/液氢/锂等。
火箭推进剂课题研究报告
火箭推进剂课题研究报告引言:火箭作为一种重要的航天工具,其推进剂的性能和稳定性是保证火箭发射成功的关键因素。
本文将对火箭推进剂进行课题研究,探讨其关键技术和应用发展。
一、火箭推进剂的概述火箭推进剂是指用于产生推力和驱动火箭运行的化学物质。
通常包括氧化剂和燃料两个主要组成部分。
氧化剂通常采用液态氧、硝酸、高氯酸等,而燃料则包括液态烃类、液态氢、液态氨等。
火箭推进剂的性能受到燃料的热值、密度和氧化剂的活性等多个因素的影响。
二、关键技术研究1. 燃料效率的提升:燃料的效率直接影响火箭的推力和运载能力。
目前,研究人员正在探索新型燃料,以提高火箭推进剂的比冲和燃烧效率。
例如,固体氢和氧的组合被认为是一种高效的燃料组合,可以提供更高的推力。
2. 推进剂的环保性:现代社会对环保的要求越来越高,因此火箭推进剂的环保性成为研究的热点。
研究人员正在开发一些低毒、低污染的推进剂替代传统的高毒化合物,以减少对环境的影响。
例如,绿色推进剂(Green Propellant)采用硝酸盐作为氧化剂,可有效减少对大气臭氧层的破坏。
3. 推进剂的稳定性:推进剂的稳定性对火箭安全起着至关重要的作用。
研究人员致力于提高推进剂的储存稳定性和使用稳定性,减少事故发生的风险。
目前,研究集中在寻找稳定性更高的化学组合和储存方式。
三、应用发展展望未来,火箭推进剂的研究将更加注重绿色环保和高效能的发展方向。
一方面,推进剂将更加注重减少对环境的污染和生态破坏,如开发更多绿色推进剂替代传统有毒有害物质。
另一方面,火箭推进剂将追求更高的推力和运载能力,以满足人类对太空探索的需求。
结论:火箭推进剂的研究课题涉及多个方面的关键技术,包括燃料效率提升、推进剂的环保性和稳定性等。
未来,火箭推进剂的发展应注重绿色环保和高效能的方向,以满足人类对太空探索和发展的需求。
通过不断的研究和创新,将推进剂的性能和稳定性不断提高,为火箭发射和航天探索提。
关于火箭推进剂的研究报告
关于火箭推进剂的研究报告一、引言火箭推进剂作为火箭发动机的重要组成部分,直接影响着火箭的推力和性能。
近年来,随着航天技术的发展和需求的增加,对火箭推进剂的研究与应用也日益重要。
本报告将就火箭推进剂的类型、性能和应用进行探讨。
二、火箭推进剂的类型1. 固体推进剂:固体推进剂由固体燃料和氧化剂组成,其特点是结构简单、稳定性高,适用于短程火箭和导弹。
固体推进剂的优点是推力大,缺点是无法调节推力大小。
2. 液体推进剂:液体推进剂由液体燃料和液体氧化剂组成,其特点是推力可调节、比冲高,适用于长程火箭和航天器。
液体推进剂的优点是灵活性高,缺点是结构复杂、存储困难。
3. 混合推进剂:混合推进剂由固体燃料和液体氧化剂组成,结合了固体推进剂和液体推进剂的优点,适用于中程火箭和卫星发动机。
混合推进剂的优点是结构简单、易于控制,缺点是推力相对较小。
三、火箭推进剂的性能1. 比冲:比冲是衡量火箭推进剂性能的重要指标,表示单位质量推进剂产生的推力效果。
比冲越高,表示推进剂的能量利用效率越高。
2. 密度:推进剂的密度决定了火箭的质量和体积,密度越大,推进剂所占据的空间越小,有利于提高火箭的有效载荷。
3. 燃烧温度:推进剂的燃烧温度直接影响火箭的推力和喷口速度,温度越高,火箭的推力越大,但也会对发动机材料和结构造成挑战。
四、火箭推进剂的应用1. 载人航天:火箭推进剂在载人航天中起着至关重要的作用,其性能和安全性直接关系到宇航员的生命安全。
因此,对于载人航天任务,需要选择可靠性高、性能稳定的推进剂。
2. 卫星发射:卫星发射是火箭推进剂的主要应用领域之一。
推进剂的性能和效率直接影响卫星的轨道和寿命,因此,在卫星发射任务中,需要选择能够提供足够推力和较长作用时间的推进剂。
3. 探测任务:火箭推进剂也广泛应用于探测任务中,如月球探测、火星探测等。
对于这类任务,推进剂的性能和效率同样非常重要,能够提供足够的推力和速度,确保探测器能够准确抵达目标。
火箭推进剂的能量变化
火箭推进剂的能量变化火箭推进剂的能量变化是指在火箭发射过程中,推进剂所携带的能量如何转化和释放的过程。
火箭推进剂是实现火箭飞行的关键部分,其能量的转化和释放对于火箭的性能和效率至关重要。
一、火箭推进剂的能量形式火箭推进剂的能量主要以化学能形式存在,即推进剂中的化学物质所具有的能量。
常见的火箭推进剂包括液体燃料和氧化剂的组合,如液氢和液氧、煤油和液氧等。
这些化学物质在被点火时发生化学反应,产生大量的热能和气体,从而推动火箭的运动。
二、火箭推进剂的能量转化过程火箭推进剂的能量转化过程可以分为以下几个阶段:1. 点火阶段:火箭发射前,需要通过点火系统对推进剂进行点火。
点火后,推进剂中的化学反应开始进行,能量逐渐释放。
2. 燃烧阶段:在燃烧阶段,推进剂中的燃料和氧化剂充分混合并点燃,从而引发激烈的化学反应。
在这个过程中,大量的热能被释放,并将推进剂中的化学能转化为热能。
3. 气体喷射阶段:在燃烧过程中,产生的高温高压气体以极高的速度从喷嘴中喷射出去,产生推力。
这个阶段是火箭真正实现推进的阶段。
4. 能量损失:在能量转化的过程中,也伴随着一些能量的损失,如热传导、辐射等。
这些能量损失会降低火箭的效率。
三、火箭推进剂的能量变化效应火箭推进剂的能量变化对火箭飞行产生重要影响:1. 推力提供:推进剂的能量转化为热能后,通过气体喷射产生大量的推力,推动火箭向前飞行。
2. 速度提升:火箭的速度是由推进剂所释放的能量决定的。
推进剂中的化学能转化为动能后,使火箭获得速度的提升。
3. 高度增加:火箭在飞行过程中,通过释放推进剂的能量将动能转化为重力势能,从而使火箭的高度逐渐增加。
4. 质量减小:火箭在飞行过程中,推进剂中的化学能不断被转化为其他形式的能量,如动能和重力势能。
随着推进剂的消耗,火箭的质量逐渐减小。
综上所述,火箭推进剂的能量变化是通过推进剂中的化学能转化为热能和动能的过程。
这种能量转化对于火箭的推进、速度和高度的增长起到至关重要的作用。
火箭推进剂的能量变化及原理
火箭推进剂的能量变化及原理1. 引言火箭推进剂是现代航天技术的核心之一,它通过能量变化来产生推力,实现航天器的运行。
本文将深入探讨火箭推进剂的能量变化及原理,以期更好地理解和应用这一关键技术。
2. 火箭推进剂的基本原理火箭推进剂是通过燃烧产生高温高压气体,并将其排出以产生巨大的反作用力。
其基本原理可以归结为牛顿第三定律:每个作用力都有一个等大反作用力。
火箭通过排出高速气体来产生反作用力,从而实现运行。
3. 燃料与氧化剂为了实现高温高压气体的燃烧,火箭推进剂通常由燃料和氧化剂组成。
常见的燃料包括液体和固体两种形式。
液体燃料通常由液态氢、液态氧、甲基丙稀等组成,而固体燃料则包括铝粉、聚合物等物质。
而作为氧化剂,液态氧是最常用的,它能够与燃料充分燃烧,产生大量的能量。
4. 燃料的能量变化火箭推进剂的能量变化主要体现在燃料的燃烧过程中。
在燃料与氧化剂充分混合并点火后,反应产生大量的高温高压气体。
这些气体通过喷管排出,形成推力。
而在这个过程中,燃料中储存的化学能被释放出来,并转化为动能。
5. 爆轰与喷流火箭推进剂在点火后会发生爆轰现象。
爆轰是指在极短时间内,大量气体被释放并产生巨大压力波动。
这种压力波动会引起喷流形成,并通过喷管排出。
喷流是由高温高压气体组成的流动体,在排出时会产生巨大反作用力。
6. 火箭发动机类型根据不同的工作原理和推进剂类型,火箭发动机可以分为多种类型。
常见的有固体火箭发动机、液态火箭发动机和混合式火箭发动机等。
不同类型之间有着不同的能量变化过程和工作原理,但都遵循能量转化的基本原理。
7. 燃烧过程与能量转化燃烧过程是火箭推进剂能量变化的关键环节。
在燃料与氧化剂充分混合后,点火引发反应。
在这个过程中,燃料中的化学键被断裂,分子间重新组合形成新的物质。
这个过程伴随着能量的释放和转化。
8. 燃料与氧化剂的配比火箭推进剂中燃料与氧化剂的配比是影响能量释放和推力大小的重要因素。
合适的配比可以使反应充分进行,并产生最大限度的能量释放。
火箭助推器工作原理
火箭助推器工作原理火箭助推器是现代航天技术中至关重要的组成部分,其工作原理是实现了航天器的加速和推进。
本文将详细介绍火箭助推器的工作原理,包括火箭推进剂、喷射推力,以及推进剂的喷射速度等相关内容。
一、火箭推进剂火箭推进剂是火箭助推器最核心的部分,它负责产生推力以推动航天器。
常见的火箭推进剂包括液体推进剂和固体推进剂两种类型。
液体推进剂是指由液体组成的推进剂,一般由燃料和氧化剂混合而成。
其中,燃料一般采用液氢或煤油等可燃物质,而氧化剂则采用液氧或硝酸等氧化性较强的物质。
当燃料和氧化剂混合后,通过引燃器引燃,产生剧烈的化学反应,释放出大量的热能和气体,形成强大的推力。
固体推进剂是指由固体状物质组成的推进剂,一般由氧化剂和燃料按一定比例混合而成。
其中,燃料通常使用铝粉或聚合物等易燃材料,而氧化剂则可以是氯酸铵等氧化性较强的物质。
固体推进剂的特点是简单可靠,不需要复杂的供油系统,适合于短程导弹和火箭的推进。
二、喷射推力火箭助推器的工作原理基于牛顿第三定律,即对于任何一个施力体来说,它会受到一个与其反向大小相等的反作用力。
当火箭推进剂喷射出来时,会产生一个推力,而它的反作用力则会将火箭助推器推动向前。
喷射推力的大小与推进剂的质量流量和喷射速度相关。
质量流量指的是单位时间内喷射出的质量,而喷射速度则是指推进剂喷射出来的速度。
根据牛顿第二定律,推力等于质量流量乘以喷射速度,即 T = m * v,其中 T 表示推力,m 表示质量流量,v 表示喷射速度。
由此可见,要增加喷射推力可以通过两种方式进行优化。
一是增加质量流量,即喷射更多的推进剂;二是增加喷射速度,即提高推进剂的喷射速度。
这也是为什么火箭助推器通常会选择高能密度的液氧和液氢作为推进剂,因为它们能够提供较高的喷射速度。
三、推进剂的喷射速度推进剂的喷射速度是决定火箭助推器效能的重要参数之一。
它直接影响了推力的大小和燃料消耗率。
喷射速度越高,推力越大,燃料消耗率越低。
火箭推进剂技术研究
火箭推进剂技术研究随着科技的不断发展,人类对于太空探索的要求也越来越高,而火箭是太空探索的重要工具。
如今的火箭推进技术已经非常成熟,但是,其中最为重要的一环——火箭推进剂技术,却始终不断地得到提升。
1. 火箭推进剂概述在制造火箭时,火箭推进剂是不可或缺的部分,它是火箭发射时要处理的最重要的问题。
火箭推进剂是指,用于推动火箭上的飞机发射器件的化学品或物质。
火箭推进剂可以被分为两类:固体火箭推进剂和液体火箭推进剂。
固体火箭推进剂比较简单,它是一种由固体物质产生的喷射气流,通过推进器尾部发射,向前推进发射器。
与之相比,液体火箭推进剂技术更为成熟,因为它可以精确地调整比推力,实现推进器的更精准控制。
2. 主要液体火箭推进剂不同的火箭推进剂性能和组合方式不同。
液体火箭推进剂有多种不同的类型,每一种液体火箭推进剂都有各自优缺点。
(1)氢氧燃料氢氧火箭推进剂是一种火箭燃料的搭配方式,用于火箭推进。
氢氧燃料以液态的方式存储,能够提供很长时间的推进作用。
同时,它是一种没有污染物质的清洁燃料,尤其适合于太空探索的环境。
如美国的“阿波罗”航天计划,已经使用了氢氧推进技术,这是一个巨大的飞跃。
(2)煤油/液态氢燃料美国和俄罗斯在史密斯维斯储罐工厂合作开发了一个煤油/液态氢燃料。
这项技术的创新之处在于,可以精确地控制液体加热量和外部环境的压力调节。
它的燃料效率和可靠性都非常高。
(3)有机液体推进剂有机液体推进剂主要是通过在有机卤素中添加设有氧基物质,然后进行发射。
这种火箭推进剂有良好的燃烧稳定性,并且还具有非常高的比推力,是目前为止液体推进剂的一种非常有效的形式。
(4)液态甲烷推进剂液态甲烷是一种新型的火箭推进剂,有望成为未来的重要推进剂。
相比较于其他的液态推进剂,液态甲烷的性能更加出色,且使用它可以减少第二环保的压力。
目前,液态甲烷推进剂已经升级为 SpaceX 的阿特拉斯 V 火箭的主力推进剂。
3. 火箭推进剂技术的未来发展未来的火箭推进剂可能会涉及多种不同技术方向的研究。
我国目前常用火箭推进剂的类型、成分和特点及适用范围
我国目前常用火箭推进剂的类型、成分和特点及适用范围火箭推进剂是火箭发动机的关键组成部分,是用来产生推力以推动火箭运行的燃料。
我国目前常用的火箭推进剂包括固体推进剂、液体推进剂和混合推进剂。
这三种推进剂都有各自独特的成分和特点,并且适用范围也有所不同。
1. 固体推进剂固体推进剂是一种将燃料和氧化剂以固态形式混合在一起的推进剂。
这种推进剂不需要外部提供氧化剂,因为燃料本身就含有氧化剂。
我国常用的固体推进剂包括含有颗粒铝、固体氧化剂和粘结剂的复合材料。
这种推进剂具有结构简单、便于携带和储存的特点,适用于一些短程和中程导弹以及一些小型火箭。
2. 液体推进剂液体推进剂是将燃料和氧化剂分别存储在两个独立的容器中,需要在燃烧前相互混合。
我国常用的液体推进剂包括液氧和煤油、液氢和液氧等。
这种推进剂具有推进剂比冲高、推力可调节的特点,适用于一些需要长时间飞行和对推进力要求较高的任务,比如运载火箭。
3. 混合推进剂混合推进剂是将燃料和氧化剂混合在一起形成可以直接燃烧的混合物。
我国常用的混合推进剂包括液氧和丙烷、液氧和甲烷等。
这种推进剂具有简化结构、操作安全性高的特点,适用于一些需要迅速反应和可控性要求较高的任务,比如火箭的姿态控制系统。
总结回顾:我国目前常用的火箭推进剂类型多样,各具特点,并在不同范围内发挥作用。
固体推进剂适用于短程导弹和小型火箭;液体推进剂适用于长程和对推进力要求高的任务;混合推进剂适用于对反应迅速和可控性要求高的任务。
个人观点和理解:在火箭发动机的研究和发展中,不同的推进剂类型都有着各自的优势和局限性。
进一步深入探讨每种推进剂的燃烧原理、燃烧效率和环境影响,对于火箭技术的进步和完善,具有重要意义。
至此,一篇关于我国目前常用火箭推进剂的深度、广度兼具的文章就完成了。
火箭推进剂是火箭发动机的核心部件,对于火箭的性能和运行起着至关重要的作用。
随着我国航天技术的不断发展和进步,我国对火箭推进剂的研究也在不断深入,不断追求更高的推进效率、更稳定的性能以及更环保的特性。
关于火箭推进剂的研究报告
关于火箭推进剂的研究报告火箭推进剂是火箭发动机的重要组成部分,其作用是提供推力,使火箭能够克服重力并进入轨道。
火箭推进剂的研究对于火箭技术的发展和航天事业的进步具有重要意义。
目前常用的火箭推进剂主要有固体推进剂和液体推进剂两种。
固体推进剂由氧化剂和燃料混合而成,具有体积小、质量轻、储存方便等优点,适用于小型火箭和导弹。
然而,固体推进剂无法控制推力大小和推力时间,且无法停止推进。
液体推进剂则由氧化剂和燃料分开储存,通过管道系统混合燃烧产生推力。
液体推进剂具有推力可调、推力可停止等优点,适用于大型火箭和航天器。
液体推进剂可以分为液氧/液氢推进剂和液氧/煤油推进剂两种。
液氧/液氢推进剂是目前航天器最常用的推进剂之一,其燃烧产物为水,不会对环境造成污染。
液氧/液氢推进剂具有高比冲、高推力和高效率的优点,适用于长时间的太空任务。
液氧/煤油推进剂则具有成本低、可靠性高等优点,适用于近地轨道和地球轨道运载任务。
在火箭推进剂的研制过程中,需要考虑推进剂的性能指标、储存和供给系统、燃烧室和喷管设计等多个方面。
性能指标包括比冲、推力、燃烧温度等,这些指标直接影响火箭的性能和效率。
储存和供给系统则需要确保推进剂的安全储存和供给,防止泄漏和爆炸等事故发生。
燃烧室和喷管的设计则需要考虑推进剂的燃烧过程和喷口速度,以提供最佳的推力和效果。
近年来,随着航天技术的不断发展,火箭推进剂的研究也在不断完善和创新。
例如,绿色推进剂的研究成为了一个热点领域。
绿色推进剂主要是指无毒、无污染的推进剂,以减少对环境的影响。
绿色推进剂的研究既包括液体推进剂,也包括固体推进剂。
其中,液氧/液甲烷推进剂被认为是一种很有潜力的绿色推进剂,其燃烧产物为水和二氧化碳,对环境影响较小。
超高能推进剂的研究也是一个重要的方向。
超高能推进剂主要是指比传统推进剂具有更高比冲的推进剂,以提高火箭的性能和效率。
目前,液氧/液氢推进剂已经成为一种超高能推进剂,但其研制和应用仍面临诸多挑战,如储存和供给系统的复杂性、液氢的低温存储和运输等问题。
火箭弹推进剂成分
火箭弹推进剂成分一、引言火箭弹是一种高速飞行的武器,其推进系统是保证其高速飞行的重要组成部分。
而推进系统中最重要的就是推进剂。
本文将详细介绍火箭弹推进剂的成分。
二、火箭弹推进剂简介火箭弹推进剂是指在火箭弹发动机中燃烧放出能量,从而产生反作用力,使火箭弹获得动力并加速运动的化学物质。
根据不同的需求和应用场合,可以采用不同种类、不同成分的推进剂。
三、常见的火箭弹推进剂成分1. 液体氧和液体燃料液体氧和液体燃料是常见的一种组合式推进剂,其中液体氧作为氧化剂,液体燃料则作为还原剂。
常见的液体燃料包括甲烷、乙烷、丙烷等天然气及其衍生物,还有乙醇、甲醛等。
2. 固体燃料固体燃料也是常见的一种推进剂。
它由多种化学物质组成,在点火后就会放出大量的气体,产生推进力。
常见的固体燃料成分包括聚丙烯、聚乙烯、硝化纤维素等。
3. 液体氢和液体氧液体氢和液体氧也是一种组合式推进剂,其中液体氢作为还原剂,液体氧则作为氧化剂。
它们的燃烧产物只有水,因此被称为“清洁”的推进剂。
4. 硝酸和甲醛硝酸和甲醛是一种常见的推进剂成分。
硝酸作为氧化剂,甲醛则作为还原剂。
这种推进剂在航空航天领域中应用广泛。
5. 液态火箭燃料液态火箭燃料是由多种有机化合物组成的复杂混合物,常见的有UH25、RP-1等。
这种推进剂成分具有高能量密度、高比冲等优点,在航空航天领域中得到广泛应用。
四、不同火箭弹推进剂成分的特点1. 液体氧和液体燃料:具有高能量密度、推进力大、可控性好等优点,但是需要特殊的储存和运输设备。
2. 固体燃料:具有简单、易于储存和运输等优点,但是无法控制推进剂的燃烧速度。
3. 液态火箭燃料:具有高能量密度、推进力大、可控性好等优点,但是需要特殊的储存和运输设备。
4. 液态氢和液态氧:具有高比冲、清洁环保等优点,但是需要特殊的储存和运输设备。
5. 硝酸和甲醛:具有低成本、易于加工等优点,但是对环境污染较大。
五、结论不同种类的火箭弹在不同的应用场合中需要采用不同种类的推进剂成分。
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火箭推进剂ROCKET PROPULSION姓名:***学号:**********序号:138所在院系:求是学院姓名:陆元超学号:3120100714 序号: 138 所在院系:求是学院摘要:火箭是由中国人发明的,中国是古代火箭的故乡。
由中国古代科学家最早运用火药燃气反作用力原理创制的火箭,在当代科学精英的手中发展成为运载飞船升空的大力神,这是我们每个炎黄子孙都引以为自豪的辉煌成就。
火箭(rocket)是以热气流高速向后喷出,利用产生的反作用力向前运动的喷气推进装置。
它自身携带燃烧剂与氧化剂,不依赖空气中的氧助燃,既可在大气中,又可在外层空间飞行。
现代火箭可作为快速远距离运输工具,可以用来发射卫星和投送武器战斗部(弹头),也可以用来推动飞机。
作为现代战争和航天的最主要的工具与武器的之一,研究火箭就等于研究增强国家综合国力的方法。
同时研究火箭的关键之一——火箭推进剂也就在其中起着无法比拟的重要作用。
因此对火箭推进剂的研究就是及其关键的了。
当然火箭推进剂的研究也起着是火箭打击精度提高以及提高火箭的飞行速度和飞行里程。
1.火箭推进剂的介绍● 1.1火箭推进剂的概念:又称“火箭燃料”或“火箭发射药”。
是用来给火箭提供动力、为火箭或导弹提供燃料、通常情况是化学物质的高能可燃性物质。
● 1.2火箭推进剂的原理与组成:火箭推进剂一般以某种形式大量存储在推进剂容器里,反应过后的大量气体产物被用来从火箭发动机以流体喷射物的形式射出,依据牛顿第三定律为物理原理,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。
例如肼的燃烧:N2H4+O2=N2+2H2O,产物都是气体。
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。
对于较小的推进器,使用压缩气体通过推进喷嘴喷出以推动飞船。
推进剂的主要组成分为氧化剂和燃烧剂,其中还有催化剂和纯化剂。
当然随着科技的进步也出现了一些特殊的推进剂。
例如,离子推进剂,核能推进剂。
1.3火箭推进剂的分类(包括优缺点):按照物理形态:有液体推进剂,固体推进剂和混合型推进剂。
还有一些比如惰性推进剂,离子推进剂也用于火箭上。
按化学性质分有无机推进剂,有机推进剂。
这里只从物理形态进行讨论。
1.3.1液体推进剂:液体推进剂的燃料和氧化剂都是液态的保存在火箭的燃料箱中的。
可分为单元和二元两类。
单元推进剂可以是一种液体物质,也可以是一种互相溶解的多成分液体混合物;二元推进剂包括液体氧化剂和液体可燃物,它们在燃烧前分开贮备。
优点:比冲较高(比冲是指单位重量推进剂所产生的总冲量,以I tp=IW p,其中Wp——燃烧掉的推进剂质量),工作时间较长,发动机可重复使用,成本低廉,精度高;缺点:发射前要加注,通常情况都有剧毒,设备复杂。
1.3.2固体推进剂:固体推进剂由9油灰或橡胶状的可燃材料构成,是燃料和氧化剂的混合体。
当然,固体推进剂有很多种,例如:双基推进剂(由高分子炸药和爆炸性溶剂,再混入少量附加物溶解塑化而制成的)、复合推进剂(由充分粉碎的无机氧化剂,和被用作燃料的高分子胶粘剂均匀包覆,并加少量附加物而组成聚集态为异相)、复合双基推进剂(介于双基和复合中间类型的火药)。
优点:结构简单,操作简便,工作可靠,成本较低,使用安全,旋转稳定;缺点:比冲较低,推力向量不易控制,工作时间短,稳定燃烧的临界压力高等。
1.3.3混合型推进剂:此种火箭推进剂中既有固体推进剂,又有液体推进剂,是一种为了弥补对方缺点而加大优势互补的推进剂。
其中,是用固体的燃料而用液体的氧化剂(此类暂时使用较少,但其中的过氯酸铵加铍和液氧有发展前途)。
1.3.4惰性推进剂:此类推进剂来自非化学能源或来自外部的能源。
例如太阳能,空气,水等。
这种推进剂节能环保,但同时性能较低。
1.3.5离子推进剂:其原理是将气体电离,然后用电力场将带电的粒子加速喷出,以其反作用力推动火箭。
这种推进剂最为经济,比冲远大于其他类型的推进剂,但也有缺点它的推力很小,需要长时间加速,只能在真空环境下。
● 1.4火箭推进剂的特点:高的热值以获得高的比推力,低的燃烧产物分子量,高的单位体积燃烧热以减小火箭尺寸,高的燃烧产物比热,燃烧产物应处于气态以保证热能有效地转化为动能,高的自燃温度以防意外着火,化学和物理的稳定性高,足够的对机械冲击的稳定性,不易突然爆炸。
;⑨经济成本低、原料来源丰富;⑩若为固体推进剂,还应有良好的力学性质,有较大的抗拉强度和延伸率● 1.5火箭推进剂的现状:在当今的种种推进剂系统中,只有少数具有高性能的特征的。
其中,液体推进剂主要是硝基类氧化剂(四氧化二氮,红发烟硝酸)和肼类燃烧剂(偏二甲肼,混肼):例如:混肼-50(类似煤油)作燃烧剂,四氧化氮作氧化剂(这也是当今最普遍的液体推进剂),液氢做燃料,液氧做氧化剂。
这种组合是当前最有潜力的组合(但由于储存问题不能大量使用)。
固体推进剂主要向高能化方向研究,例如:高能量密度材料,超高能量密度复合材料。
同时,也向金属燃烧剂(例如:硼,铝,三氢化铝等)和含能粘合剂体系(例如含能粘合剂,含能增塑剂)方向研究。
2.火箭推进剂的起源与发展● 2.1起初的火箭推进剂:20世纪初前,最早的火箭推进剂是固体推进剂,即黑药。
黑药是木炭,硫磺和硝酸钾的混合物。
这种组合从开始以来很少有所改变。
最初是粉末状的,后来变为粒状。
1930年后,英、德两国将此类双基火药挤压成管。
1926年第一枚使用液氧和煤油二元推进剂的液体火箭发射成功。
● 2.2火箭推进剂的发展:在发展过程中由于各自的特点导致液体推进剂主要用于运载火箭,而固体推进剂主要用于战略火箭。
2.2.1运载火箭:50年代,苏联发射第一个人造地球卫星,仍使用液氧和煤油。
60年代的阿波罗土星计划,这些大推力火箭有些使用液氧、液氢、四氧化二氮和混肼的液体推进剂。
70年代后,使用液体推进剂发射各种类型的空间飞行器,并把单元推进剂用于空间姿态控制。
1984年,我国的长征三号采用液氧/液氢推进剂系统。
2.2.2战略火箭:固体推进剂:二战期间M-13火箭筒成功采用了双基推进剂,同时,美国研究成功了由过氯酸钾和沥青组成的固体复合推进剂,极大推动了固体火箭的发展。
中国也于1958年制造了复合双基推进剂,主要组分是硝化棉、硝化甘油、过氯酸铵和铝粉等。
50年代,创用高分子聚氨酯等和1962年创用端羟基聚丁二烯,制成固体推进剂。
20世纪80年代以后,产生了系列高能物质,包括粘合剂,氧化剂,增塑剂和添加剂等。
近年来,固体推进剂主要向高能化方向研制。
液体推进剂::在1942年V-2火箭使用液氧和酒精二元推进剂。
70年代后,使用液体推进剂装备远射程大弹头的战略导弹3.火箭推进剂在现代军事和航天上的应用●军事:军事战略火箭现在国际上通常情况下会用高能固体推进剂发射。
●航空:在发射运载火箭时通常会使用多级火箭的方法,因此,从各方面考虑一般会使用固体推进剂作为一级火箭的燃料,而二、三级火箭通常不使用固体推进剂,只是用液体推进剂。
还有宇宙飞船中用的燃料也通常用液体推进剂。
4.中国的运载火箭推进剂的发展历程及未来发展发展历程:我国自从1955年钱学森归国就开始研究火箭及火箭推进剂。
1970年,长征一号使用了硝酸-27s+偏二甲肼的液体推进剂;1971年长征一号D使用了硝酸-27s+偏二甲肼;四氧化二氮+偏二甲肼的液体推进剂;1974~1999年长征二号系列、1972年风暴一号和长征四号系列火箭使用了四氧化二氮+偏二甲肼的液体推进剂;1984~2008年长征三号系列使用了四氧化二氮+偏二甲肼;液氧+液氢的液体推进剂。
未来发展:在开发中的长征五号火箭液氧+煤油;液氧+液氢的液体推进剂;在开发中的长征六、七号将用液氧+煤油液体推进剂为燃料;以及正在论证中的长征九、十一号将用液氧+煤油作为燃料。
长征火箭系列5.常用的火箭推进剂5.1液体推进剂:(1)燃烧效率很高多用于航天飞机及运载火箭末级昂贵、不易储存的液氢(燃料)液氧(氧化剂)。
(2)燃烧效率一般多用于中型火箭价格适中、较易储存的肼-50(燃料)四氧化二氮(氧化剂)。
(3)燃烧效率一般多用于火箭第一级价格适中、不易储存的RP-1高精炼煤油(燃料)液氧(氧化剂)。
(4)燃烧效率一般自燃、多用于卫星价格相对便宜、腐蚀性极强的肼(燃料)四氧化二氮(氧化剂)。
(5)过氧化氢(H2O2)是一种主要用来提供氧化剂及助燃剂的液体材料,由于产物是水(H2O)非常绿色环保。
5.2固体推进剂:双基/AP/HMX/AL、聚氯乙烯/AP、聚氯乙烯/AP/AL、聚硫橡胶/AP、聚硫橡胶/AP/AL、聚氨酯/AP/AL、PBAN/AP/AL、PBAA/AP/AL、HMX/AP/AL (其中AP指的是一种含氧量较高的高氯酸胺又叫过氯酸胺、AL指的是铝、PBAN 指的是聚丁二烯-丙烯腈、PBAA指的是聚丁二烯丙烯酸共聚物推进剂、HMX指的是奥克托金)。
6.结论与前景6.1结论:在对火箭推进剂研究中,实际上就是国家间的最强武器和未来战略之间的博弈。
无论从过去和当下的经验看来这无疑都是成立的。
实际上火箭推进剂就是火箭的核心,人们在研究火箭推进剂就是研究火箭。
研究如何提高火箭的打击精度、打击范围、飞行速度以及实用性和降低火箭的负载、成本。
同时,考虑到材料的可用性以及丰富度。
6.2前景:在未来的战场将主要是在太空,而想进入太空首先要有火箭,这也决定了火箭推进剂在未来的巨大作用。
如果研究出好的火箭推进剂等于研究出好的、高性能的火箭,从而拿到在太空战场上的主导权,也就占尽优势,获得最大的利益。
因此火箭推进剂的前景是非常好的!然而从现在火箭推进剂发展的趋势来看,主要有以下几个研究的热点。
1、液氢液氧:这种推进剂具有很高的比冲且燃烧产物清洁无污染。
但目前主要在其储存方面和制备方面存在问题。
我们相信未来定有新的高效储存方法以及类似太阳能发制备。
2、离子推进剂:此种推进剂推力小,但相信为阿里肯定能大放异彩。
3、自由基:这在现在只是一种猜想,若能够研制出来将会大大加快火箭的速度和降低火箭的成本。
在研制中要考虑产生自由基的方法,自由基浓缩的程度,用和方法保存很久,自由基如何按可控速度和有效方式安全化合等问题。
4、原子核推进:这种推进剂是建立在核聚变和核裂变基础上的,就是将原子核的能量利用起来。
效率高且技术成熟后花费低。
在研制过程中要考虑核炉和反应的控制等问题。
5、高能固体复合推进剂:这种推进剂也是研究的热点。
6、光子推进:这是一种从理论上现在成立的推进剂,此类推进剂效率极高、工作流体以光速排出。
参考文献(1)周汉权《单组元液体火箭发动机设计和研究》航天科技图书出版社(2)董师颜孙思诚张兆良徐万赋《固体火箭发动机原理》中国科学出版社(3)张斌毛根旺王赫王天宝刘超高能复合固体推进剂的研究进展《材料导报:综述篇》 2009年4月(上)第23卷第4期(4)王恒生张国军程艳婷杨振华固体推进剂中新型含能材料研究进展《华工科技》 2012,20(1):76—80 SCIENCE﹠TECHNOLOGY IN CHEMICAL INDUSTRY(5)F.A.华伦《火箭推进剂》国防科技出版社(6)(美国)B.克特(美国)D.S.埃佛雷德张清译《火箭推进剂手册》国防工业出版社(7)中国科学技术情报研究所《火箭推进剂讲话》化学工业出版社(8)(苏联)A.B.谢列金光华译《液体火箭推进剂》国防工业出版社(9)研究生:万方导师:谭玉山、王裕文复合固体火箭推进剂燃面层温度场测试及其热辐射的红外研究西安交通大学硕士学位论文(10)M.E.列兹尼科夫著周静方译航空和火箭燃料及润滑材料中国工业出版社。