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推进剂简介_推进剂个人资料_推进剂微博

2016-11-27 23:39:38 科学百科 阅读 2 次

特性/推进剂 编辑

推进剂具有下列特性:①比冲量高;②密度大;③燃烧产物的气体(或蒸气)分子量小,离解度小,无毒、无烟、无腐蚀性,不含有凝聚态物质;④火焰温度不应过高,以免烧蚀喷管;⑤应有较宽的温度适应范围;⑥点火容易,燃烧稳定,燃速可调范围大。⑦物理化学安定性良好,能长期贮存;⑧机械感度小,生产、加工、运输使用中安全可靠;⑨经济成本低、原料来源丰富;⑩若为固体推进剂,还应该有良好的力学性质,有较大的抗拉强度和延伸率。常用的推进剂主要有固体、液体两种,少量固液混合体也在试用。

固体推进剂/推进剂 编辑

推进剂
推进剂

20世纪前,黑火药是世界上唯一的火箭用推进剂。1888~1889年发明的双基火药在第二次世界大战

前,主要用作火炮发射药。1930年后,英、德两国将此类双基火药挤压成管状,用作战术火箭的推进剂。1944年美国创制双基推进剂铸装成型法,将双基推进剂用于中程导弹。1940年创制第一代沥青、过氯酸钾复合推进剂,为固体推进剂的发展提供新的途径。1947年,研制出第二代聚硫橡胶、过氯酸铵、铝粉复合推进剂。50年代,又相继创用高分子胶粘剂聚氯乙烯、聚氨酯、聚丁二烯-丙烯酸、聚丁二烯-丙烯酸-丙烯腈、端羧基聚丁二烯和1962年创用端羟基聚丁二烯,制成固体推进剂,比40年代的复合推进剂的性能有所提高至今仍被广泛应用。

固体推进剂按其组成可分双基推进剂、复合推进剂、复合双基推进剂。固体推进剂的理论比冲约为 2157 ~2942N·s/kg,密度约为1.6~2.05g/cm;适用的温度范围为-60~150°C;工作压力的下限为0.1~3MPa。

双基推进剂

即双基火药(见发射药)是由高分子炸药和爆炸性溶剂,如硝化棉(见硝酸纤维素)和硝化甘油两类爆炸基剂再混入少量附加物溶解塑化而制成的,既用于发射药,也用于推进剂。1930年,英国和德国曾用于制造管状火箭推进剂。1935年,苏联曾用二硝基苯代替一部分硝化甘油制成火箭推进剂。

双基推进剂的理论比冲量为 2157~2300N·s/kg,密度为1.6g/cm,工作压力下限为2~4MPa。

复合推进剂

推进剂
复合推进剂

又称复合火药。由充分粉碎的无机氧化剂如过氯酸铵、硝酸铵等,和被用作燃料的高分子胶粘剂均匀包复并加少量附加物而组成聚集态为异相的固体推进剂,是一种燃料加氧化剂类型的火药。多采用铸装法制成各种内孔形状直径可大到几米,主要用于中、远程导弹。复合推进剂中的附加物有:增塑剂、防老剂、润滑剂、燃速调节剂等。

复合推进剂的理论比冲量可达 2942N·s/kg,使用温度范围为-60~150°C工作压力下限为0.1MPa,密度可达2.05g/cm,较双基推进剂价格低,还可利用氧化剂的粒度大小以调节燃速缺点是燃气有腐蚀性烟雾难于挤压成型,所以不适用于枪炮和战术火箭,

composite propellant 颗粒氧化剂(如高氯酸铵等)分散于聚合物黏合剂连续相中构成的一种固体推进剂。有时还用粉末金属(如铝、氢化铝等)燃料提高能量。依黏合剂聚合物种类分成聚氯乙烯、聚氨酯、聚丁二烯等推进剂。它是一种固体颗粒充填的聚合物复合材料。通常是将液体预聚物经交联固化而得,可采用浇注工艺制成壳体粘接式的大型固体发动机。广泛应用于战略导弹、战术导弹、火箭和航天运载上。

复合双基推进剂

介于双基和复合中间类型的火药。又称复合双基火药、复合改性双基推进剂或改性双基推进剂。利用双基火药胶包复固体粒子如固体炸药、固体氧化剂、金属粉等组成推进剂主体,并含有少量附加物如催化剂、安定剂等形成聚集态为异相的固体推进剂。它可用于军事和空间的火箭发动机。

由于双基推进剂的能量较低,且用挤压法难以制造大型药柱,因而人们探索改进途径。1944年美国解决了双基推进剂的铸装方法,50年代又在浇铸双基推进剂基础上加入无机氧化剂,如过氯酸铵和金属燃料(铝粉)等从而制出了复合双基推进剂。中国也于1958年制造了复合双基推进剂。复合双基推进剂的主要组分是硝化棉、硝化甘油、过氯酸铵和铝粉等。

复合双基推进剂的理论比冲量可达2600N·s/kg,密度可达1.8g/cm,其他性质介于双基和复合推进剂间。

复合双基推进剂的制造工艺可分为两步。第一步先把原料制成复合双基浇铸药粒(1mm大小);第二步再把浇铸药粒制成大型柱体推进剂。浇铸药粒的制造又分挤压法和悬浮法两种,与上法相对应的成型柱体的方法为铸粒法和配浆法。由于配浆法优点较多,当前实际中多采用此法。它的成型原理和双基推进剂用的配浆浇铸法是一样的只是在配制浇铸液浆时,把氧化剂过氯酸铵或猛炸药,如黑索今、金属燃料(如铝粉)等,与药粒一起混拌均匀再与配制的溶剂液混合,拌匀配成浇铸液浆,进行浇铸,即成为产品药柱。

推进剂密度/推进剂 编辑

虽然液氢有很高的I,其密度低是一个重要的缺点:每公斤氢占地的体积是密集燃料(如煤油)7倍多。 这不仅对贮槽设施不利,而且油箱的管道和燃油泵,需要原来体积和重量的7倍。(引擎的oxidiser一侧和渣当然不受影响)这使得航天器的干质量要高得多,所以使用液氢比起预想的不是这么有效。事实上,一些致密碳氢化合物/液氧推进剂组合具有较高的性能同时,干重的不利也包括在内。

由于较低的I, 密集推进剂运载火箭,具有更高的起飞质量,但这并不意味着一个成比例的高成本,相反,航天器很可能最终更便宜。液氢生产和储存是相当昂贵的,并在航天器的设计和制造带来许多实际困难。

由于较高的整体重量,密集燃料运载火箭必然要求更高的起飞推力,但它携带推力的能力要一直持续到达轨道这一点再加上更好的推力/重量比,这意味着密集燃料的航天器达到轨道早些时候,从而尽量减少重力阻力造成的损失因此,这些航天器的有效delta-v要求减少了。

但是,液氢给予明确的优势,整体重量需要最小;例如土星V飞行器在它的末级使用液氢;降低了重量,这意味着使用密集燃料的第一级可成比例的缩小,节省不少钱,