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固体燃料推进器与液体燃料推进器的对比以及少量与航天飞机

【本文关键词】银河棋牌游戏官网下载,硝化甘油推进器  来源:http://www.hefengyy.com  作者:银河棋牌游戏官网下载   发布时间:2020-11-18

  固体火箭发动机由【 药柱 】、 【燃烧室】 、 【喷管组件】 和 【 点火装置】 等组成。药柱是由推进剂与少量添加剂制成的中空圆柱体(中空部分为燃烧面,其横截面形状有圆形、星形等)。药柱置于燃烧室(一般即为发动机壳体)中。在推进剂燃烧时,燃烧室须承受2500~3500度的高温和102~2×107帕的高压力,所以须用高强度合金钢、钛合金或复合材料制造,并在药柱与燃烧内壁间装备隔热衬。 点火装置用于点燃药柱,通常由电发火管和火药盒(装黑火药或烟火剂)组成。通电后由电热丝点燃黑火药,再由黑火药点火燃药柱。喷管除使燃气膨胀加速产生推力外,为了控制推力方向,常与推力向量控制系统组成喷管组件。该系统能改变燃气喷射角度,从而实现推力方向的改变。 药柱燃烧完毕,发动机便停止工作。固体推进剂是由氧化剂、燃料(可燃剂)和其他添加剂组成的固态混合物。

  液体火箭发动机是指液体推进剂的化学火箭发动机。常用的液体氧化剂有液态氧、四氧化二氮等,燃烧剂由液氢、偏二甲肼、煤油等。氧化剂和燃烧剂必须储存在不同的储箱中。液体火箭发动机一般由推力室、推进剂供应系统、发动机控制系统组成。

  推力室是将液体推进剂的化学能转变成推进力的重要组件。它由推进剂喷嘴、燃烧室、喷管组件等组成,见图。推进剂通过喷注器注入燃烧室,经雾化,蒸发,混合和燃烧等过成生成燃烧产物,以高速(2500~5000米/秒)从喷管中冲出而产生推力。燃烧室内压力可达200大气压(约200MPa)、温度3000~4000℃,故需要冷却。

  推进剂供应系统的功用是按要求的流量和压力向燃烧室输送推进剂。按输送方式不同 ,有挤压式(气压式)和泵压式两类供应系统。挤压式供应系统是利用高压气体经减压器减压后(氧化剂、燃烧剂的流量是靠减压器调定的压力控制)进入氧化剂、燃烧剂贮箱,将其分别挤压到燃烧室中。挤压式供应系统只用于小推力发动机。大推力发动机则用泵压式供应系统,这种系统是用液压泵输送推进剂。

  发动机控制系统的功用是对发动机的工作程序和工作参数进行调节和控制。工作程序包括发动机起动、工作、关机三个阶段,这一过程是按预定程序自动进行的。工作参数主要指推力大小、推进剂的混合比。

  固体火箭发动机是目前小型火箭、火箭炮弹药、多数军用导弹的主流动力源,其燃料易于工业制成,同时便于存储和运输,基本没有挥发性和借助空气传播的毒性,所以安全性比较好,而且寿命很长,能够存储十多年,而液体燃料最多三个月就会变质。

  但是固体火箭发动机的燃烧比冲较小、燃烧延续时间较短、同时整体的燃料质量很大、又受到固体燃料燃烧性质的影响,所以用途受到限制。

  液体火箭发动机的优势在于燃料易于制取、通常从石油或化工原料中可以直接制成,燃烧的比冲大、推力强劲、持续性好,所以,世界上多数的大推力运载火箭都使用液体燃料发动机作为动力,像我国的“长征”系列运载火箭,绝大多数都使用液体发动机作为推进系统,少量采用的固体推进器也只是辅助手段。

  但是液体火箭发动机的燃料灌装和存储困难、技术要求高、同时使用风险很大,液体燃料经常伴随着高挥发性和毒性,像我国发射卫星使用的“长征”运载火箭主要使用偏二甲肼为燃料,这就是一种集挥发性和剧毒为一体的燃料,同时,液体火箭的体积也很大,转移和机动都很困难。