化学火箭燃料是什么(它是怎么给火箭提供动力的?)

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  提到火箭发动机,小编想到了这样的一个问题,汽车在公路上行驶,飞机在空中飞行,都需要燃料来驱动,火箭要飞向太空,当然也离不开燃料。但汽车和飞机都行驶在富含氧气的大气层中,氧气是天然的氧化剂,而火箭要到达大气稀薄的太空,那里几乎没有氧气,火箭的燃料是怎样燃烧的?

  即将飞向太空的 长征三号乙运载火箭

  实际中是这样的,火箭在准备飞天前,除了携带燃料外,还需要携带氧化剂。只有氧化剂和燃料按一定比例混合后,才能燃烧并产生巨大的能量。

  燃料和氧化剂等物质的组合在航天领域还有一个专业的名字,叫做推进剂。根据其形态划分,可分为固体推进剂和液体推进剂。

  存放着推进剂的储罐

  固体推进剂除含有上述两种物质外,成分中还有添加剂等其他物质。其中,燃料和氧化剂是基本成分,而添加剂是为了提高燃烧性能加入的少量的其他成分。

  正在进行燃烧测试的固体推进剂

  固体推进剂有一个可爱的地方,就是它可以被加工成各种形状,比如柱形、翼型和球形等。还可以根据不同的燃烧要求,将固体推进剂的横截面设计成星型、环形、多孔形等。

  形状多样的固体推进剂

  固体推进剂一般可作为战略导弹、战术导弹、空间飞行器等各类固体发动机及动能拦截弹等武器的动力源。

  液体推进剂又可细分为单组元推进剂和双组元推进剂。单组元推进剂是指含有一种组分,通过催化剂进行分解或燃烧来产生推力,常用的有过氧化氢、无水肼等。

  双组元推进剂含有两种组分——燃料和氧化剂,它们通过化学反应产生能量来驱动火箭飞行,目前常用的燃料有偏二甲肼、无水肼、液氢等,常用的氧化剂有四氧化二氮、发烟硝酸、液氧等。

  液体推进剂的好处还是挺多的,它产生的能量相对较高,推力容易调节控制,能够重复关机和再次启动,因此,液体推进剂被广泛应用于发射航天器的运载火箭。例如,我国发射神舟飞船的长征2F运载火箭使用的就是由偏二甲肼和四氧化二氮组成的双组元推进剂。

  使用液体推进剂的长征2F运载火箭

  那么,推进剂又是怎么给火箭提供动力的呢?

  小时候,我们都玩过气球,把一只充满了空气的气球的球嘴松开,它就会向球嘴的反方向飞出去,这是因为作用力与反作用力的原理。推进剂给火箭提供动力,依据的就是这个原理。

  受到反作用力的气球

  一般发动机点火后,固体或液体推进剂会在发动机燃烧室里燃烧,之后会产生大量高压气体,高压气体从发动机喷管高速喷出,对火箭产生反作用力,使火箭沿气体喷射的反方向前进。

  火箭的发动机

  固体推进剂安装在固体火箭发动机的燃烧室中,点火后,固体推进剂是从下到上或从里到外快速燃烧。而在液体火箭发动机中,液体推进剂一般是用高压气体对燃料与氧化剂贮箱增压,然后用涡轮泵将燃料与氧化剂进一步增压并输送进燃烧室。推进剂燃烧形成的高温高压气体,通过发动机喷口形成高速气流喷出,产生推力。

  固体火箭的发动机示意图

  如此,在燃料产生的巨大推力的作用下,我们才能看到运载火箭冲天而起,直刺苍穹,将航天器送入太空。

标签: 化学 火箭燃料 动力

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