火箭的燃料是什么,为什么会有固态和液态混合型火箭?

现代火箭的燃料是什么,为什么会有固态和液态混合型火箭?

图、液态火箭分级燃烧示意图

  现代火箭主要是固态火箭发动机或液态火箭发动机。其中运载火箭大多还包含了液态火箭和固态火箭,通常情况下火箭的第一节是固态的,第二节是液态的。

  固态火箭和液态火箭是现代火箭最常见的类型,此外还有混合式火箭,也就是用固态燃料而用液态的氧化剂。还有很多运载火箭包含液态火箭和固态火箭,例如第一节是固态,而第二节则是液态。

  火箭和一般的飞行器不同在于,飞机只能在大气层内飞行,而火箭可以在外太空飞行,它不需要外接空气参与就能燃烧工作。

现代火箭的燃料是什么,为什么会有固态和液态混合型火箭?

  固态火箭发动机的燃料和氧化剂以固体形态直接储存在火箭发动机中。固态燃料会直接安装在火箭后部,使用点火器引发燃料燃烧,产生推力推动火箭。因为固态火箭不需要额外的燃料槽,也不用输送或加压管线。所以固态火箭比液态火箭的结构要简单得多,重量也很轻。

  固态火箭不需要经常维护,燃料需要更换的时间远超过液态火箭,而且对外界的振动也不是那么敏感。其缺点是工作时间短。要将货物推送到200千米以上,速度也需达到7000米/秒,这需要火箭工作时间超过150秒。

现代火箭的燃料是什么,为什么会有固态和液态混合型火箭?

图、固态火箭

  液态火箭采用液态燃料和氧化剂,主要由推力室、推进剂供应系统和发动机控制系统。液态燃料存储在推进剂贮箱内,当发动机工作时燃料经雾化、蒸发、混合和燃烧生成高温高压燃气,再通过喷嘴加速至超音速排出,这会产生巨大的推力。

  小推力推进剂主要是肼,而大推力的双组元推进剂主要是液氧/烃类(煤油、汽油和酒精等)、液氧/液氢、硝酸/烃类、四氧化二氮/偏二甲肼等。

现代火箭的燃料是什么,为什么会有固态和液态混合型火箭?

  1926年美国科学家罗伯特·戈达德便发射了世界首枚液态火箭。而二战时期冯·布劳恩研发的V-2火箭极大的推动了大型火箭发展。未来火箭的发动机还会有离子发动机和电磁加速器发动机,这也将迎来新的动力革命。

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