系统组成
液体火箭发动机是指液体推进剂的化学火箭发动机。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。推进剂通过喷注器注入燃烧室,经雾化,蒸发,混合和燃烧等过程生成燃烧产物,以高速(2500一5000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。
输送方式
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。液体火箭发动机的优点是比冲高(250~500秒),推力范围大(单台推力在1克力~700吨力)、能反复起动、能控制推力大小、工作时间较长等。
火箭推进剂
液体火箭的推进剂,其中比较常用的有:四氧化二氮-肼类(偏二甲肼,一甲基肼,肼),液氧-煤油,液氢-液氧等。
四氧化二氮-肼类推进剂被广泛使用,特点是可存储,并且四氧化二氮和肼接触后可以自燃,可靠性高。四氧化二氮-肼类最早用于战略导弹,后来也用于航天的运载火箭。
苏联的SS-7,现役的SS-18,SS-19,美国的大力神,中国的长征1,2,3型火箭,俄罗斯的质子火箭,阿利亚娜1,2,3,4型火箭都在下面级使用了四氧化二氮-肼类推进剂。
四氧化二氮-肼类的比冲还可以,约230秒左右,但是推进剂和燃烧产物的毒性都很大,各国新一代的运载火箭都不再使用。
液氧(煤油)火箭发动机
谈先进的液氧(煤油)火箭发动机张贵田航天技术是现代科学技术中发展最快的尖端技术之一,是一个国家科学技术水平和国民经济实力的综合反映,是一个国家科学技术水平的重要标志,亦是综合国力的象征。航天技术高度综合集中了许多基础科学和新技术,如数学、近代力学、自动控制、电子计算机、真空与低温技术等,它的发展促进了一大批基础科学和现代技术的发展,如新材料、空间物理、航天医学、生命科学等。航天技术的发展、宇宙环境的应用导致了一系列出乎意料的技术革新。当今,一些发达国家正在以大空间概念设计国民经济未来发展的蓝图,把航天技术产业作为未来发展的一个战略重点,认为它是发展各类高新技术产业的领头技术,它能带动一大批高新技术产业其它基础产业的发展,推动和促进新工艺、新材料、新能源等技术的进步,航天技术对国民经济的发展将起到“加速器”和“倍增器”的作用。
航天科技工业作用
航天科技工业的发展对推动解决我国面临的人口与资源、环境与灾害、通信与交通、教育与文化等重大社会问题起到了其它任何技术和产品不可替代的作用。同时,航天技术对国家的国防建设具有极其重要的意义,这一点已得到共识。目前战略战术导弹、卫星导航定位、军事测绘侦察、作战指挥和通信等方面广泛应用于国防建设,并取得了显著效果。宇宙空间是现代军事竞争的制高点,航天技术与防御技术已很难分开,这在战略威慑和现代化战争中表现得尤为显著。
航天技术产生巨大效益的途径
航天技术能够产生巨大社会效益和经济效益的主要途径是通过应用卫星来实现的,而运载火箭扮演着极其重要的角色。在近40年的发展中,我国航天科技工业依靠自己的力量,研制成功了长征系列运载火箭,达到了全型谱的运载能力,并已成功将我国自行研制的通信、返回式遥感、气象等应用卫星送到静止、近地和太阳同步等不同的轨道,而且先后成功地为西德、澳大利亚、瑞典、法国、美国等国家发射卫星或其它有效载荷。我国的长征火箭成为世界发射市场的主要运载工具之一,昂首阔步地进行国际商业发射市场,使中国航天在国际航天界占有一席之地,并享有较高声誉,显示了社会主义中国的综合实力(请参见图1、表1a、表1b、表1c)。