[科普中國]-火箭燃料

原理

火箭燃料

航空煤油是無色透明的，聞上去和普通的煤油沒什么區(qū)別，而且不易揮發(fā)。燃點大約在3000℃左右，別說用打火石了，就算用明火也是點不燃的！

氧化劑用的是四氧化二氮（N2O4)、液態(tài)氧(O2)或過氧化氫(H2O2)

運載火箭使用什么動力把航天器送上太空的呢？早在運載火箭發(fā)明前，人們使用油和汽作燃料，汽車、輪船和飛機就是靠這些燃料來行駛的。后來，科學家發(fā)明了靠化學能來產(chǎn)生動力的運載火箭。運載火箭是用煤油、酒精、偏二甲肼、液態(tài)氫等作為燃燒劑，而用液態(tài)氧、四氧化二氮等等提供的氧化劑幫助燃燒的，人們習慣上把燃燒劑和氧化劑通稱為火箭發(fā)動機的燃料或推進劑。

分類推進劑有兩種形式

從物理形態(tài)上講，火箭發(fā)動機使用的推進劑有兩種形式，一種是液態(tài)物質(zhì)，另一種是固態(tài)物質(zhì)。

液態(tài)火箭燃料從理論計算來看最佳液態(tài)燃料是液態(tài)氫 ， 它與 液態(tài)氧混合燃燒可 以產(chǎn)生大 約等于 350的 比沖量 [比沖量 ： 火箭發(fā)動機的推力 ( 千克力)與其噴出質(zhì)點 每秒質(zhì)量流量 (kg/s)的 比值]。如果用液態(tài)臭氧或液態(tài)氟來代替液 態(tài)氧 ，那么比沖量可提高到大約370。燃燒劑和氧化劑都是呈液體形態(tài)的發(fā)動機則稱為液體燃料發(fā)動機。除液態(tài)氫以外，甲醇、乙醇、高濃度水合肼、 二甲肼、 硝基 甲烷等物質(zhì)都可用作液體火箭燃料。1

固態(tài)火箭燃料硼氫化鈉、二聚酸二異氰酸酯、二茂鐵及其衍生物等都可用作復合固體火箭燃料。某些密度小的金屬或非金屬，例如鋰、鈹、鎂、鋁、硼等，尤其是鈹在燃燒的過程中能釋放出巨大的能量，每千克鈹完全燃燒放出的熱量高達15000 kJ，是一種優(yōu)質(zhì)的火箭燃料，放出的熱量比氫氣還多。通常把這些金屬做成納米級大小微粒的燃料劑。例如在火箭發(fā)射的固體燃料推進劑中添加質(zhì)量分數(shù)1 的納米級鋁或鎳微粒，每克燃料的燃燒熱可增加l倍。但是，這些燃料的缺點是：其中一些元素很稀少，并在燃燒時都涉及技術困難—— 冒煙、氧化物沉積等等1。

如果在兩種燃料中，一種為固體，一種為液體，則稱為固－液火箭發(fā)動機或直接稱其物質(zhì)名稱的火箭發(fā)動機。如，氫氧火箭發(fā)動機。由于固態(tài)燃燒劑產(chǎn)生的能量比液體氧化劑發(fā)出的能量高，所以，研制的火箭發(fā)動機多是固－液火箭發(fā)動機，兩種燃料相遇燃燒，形成高溫高壓氣體，氣體從噴口噴出，產(chǎn)生巨大推力而把運載火箭送上了太空。

常用燃料：液氧-煤油 液氧-甲醇過氧化氫 - 對苯二酚