干货!火箭是怎么飞上天的?揭开火箭发动机的神秘面纱!(6)
2023-06-03 来源:旧番剧
▲美国NRX-XE核火箭发动机,来源于网络
▲前苏联RD-0410核火箭发动机,来源网络
核火箭发动机的比冲高(250—1000秒),寿命长,但技术复杂,只适用于长期工作的航天器,同时还存在核辐射防护、排气污染、反应堆控制,以及高效热能交换器的设计等问题未能解决。
三:主流火箭发动机优劣势分析
现在火箭普遍使用的主力燃料有四种:固体燃料、偏二甲肼/四氧化二氮、液氧煤油和液氢液氧。
主力燃料对比
对于这四种主流燃料而言,各有优缺点:
1.固体燃料适用于提供短期大推力(起飞阶段/助推器)、长期贮存随时应急情况。但是燃料是战备物资且极其昂贵,且比冲过低根本干不了大活,必须发展但不可能成为主力。
2.偏二甲肼/四氧化二氮是有毒燃料,因为很易燃烧,发动机设计起来相对简单,而且能够在常温状态下比较方便地管理和贮存,因此较早被采用。其比冲中等偏下,性价比适中,但是剧毒且也极其昂贵,不能因为单纯追求简单和可靠性而不更新换代,总体上必须要淘汰掉的。
▲偏二甲肼易燃
上图中,试管里面是“冰镇”的火箭氧化剂四氧化二氮气,这是一种沸点只有23.3℃的棕红色液体(具有强腐蚀性),在滴入偏二甲肼后立刻燃烧释放大量气体并产生大量热量
3.液氧煤油是现在性价比最高的燃料,但对煤油的质量要求极高,因其燃烧容易积碳结焦,不利于火箭发动机的重复使用。
4.液氧液氢比冲最高,但发动机设计难度太大,贮存燃料箱难度也大(液氢超级占地方,与液氧温度差距大还要做隔热),导致火箭又胖又贵。