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航天科普：你知道火箭的燃料是怎么給火箭提供動(dòng)力的嗎？

來(lái)源：中國(guó)航天科普

作者：中國(guó)航天科普

發(fā)布時(shí)間：2019-12-13

瀏覽次數(shù)：5108

航天科普：你知道火箭的燃料是怎么給火箭提供動(dòng)力的嗎？
告訴大家一個(gè)好消息，我國(guó)長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭芯二級(jí)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)獲得了成功，這意味著，明年我們也許可以見證長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭首飛呦！

提到火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，小編想到了這樣的一個(gè)問(wèn)題，汽車在公路上行駛，飛機(jī)在空中飛行，都需要燃料來(lái)驅(qū)動(dòng)，火箭要飛向太空，當(dāng)然也離不開燃料。但汽車和飛機(jī)都行駛在富含氧氣的大氣層中，氧氣是天然的氧化劑，而火箭要到達(dá)大氣稀薄的太空，那里幾乎沒(méi)有氧氣，火箭的燃料是怎樣燃燒的？

即將飛向太空的
長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭

實(shí)際中是這樣的，火箭在準(zhǔn)備飛天前，除了攜帶燃料外，還需要攜帶氧化劑。只有氧化劑和燃料按一定比例混合后，才能燃燒并產(chǎn)生巨大的能量。

燃料和氧化劑等物質(zhì)的組合在航天領(lǐng)域還有一個(gè)專業(yè)的名字，叫做推進(jìn)劑。根據(jù)其形態(tài)劃分，可分為固體推進(jìn)劑和液體推進(jìn)劑。

存放著推進(jìn)劑的儲(chǔ)罐

固體推進(jìn)劑除含有上述兩種物質(zhì)外，成分中還有添加劑等其他物質(zhì)。其中，燃料和氧化劑是基本成分，而添加劑是為了提高燃燒性能加入的少量的其他成分。

正在進(jìn)行燃燒測(cè)試的固體推進(jìn)劑

固體推進(jìn)劑有一個(gè)可愛的地方，就是它可以被加工成各種形狀，比如柱形、翼型和球形等。還可以根據(jù)不同的燃燒要求，將固體推進(jìn)劑的橫截面設(shè)計(jì)成星型、環(huán)形、多孔形等。

形狀多樣的固體推進(jìn)劑

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固體推進(jìn)劑一般可作為戰(zhàn)略導(dǎo)彈、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、空間飛行器等各類固體發(fā)動(dòng)機(jī)及動(dòng)能攔截彈等武器的動(dòng)力源。

液體推進(jìn)劑又可細(xì)分為單組元推進(jìn)劑和雙組元推進(jìn)劑。單組元推進(jìn)劑是指含有一種組分，通過(guò)催化劑進(jìn)行分解或燃燒來(lái)產(chǎn)生推力，常用的有過(guò)氧化氫、無(wú)水肼等。

雙組元推進(jìn)劑含有兩種組分——燃料和氧化劑，它們通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生能量來(lái)驅(qū)動(dòng)火箭飛行，目前常用的燃料有偏二甲肼、無(wú)水肼、液氫等，常用的氧化劑有四氧化二氮、發(fā)煙硝酸、液氧等。

液體推進(jìn)劑的好處還是挺多的，它產(chǎn)生的能量相對(duì)較高，推力容易調(diào)節(jié)控制，能夠重復(fù)關(guān)機(jī)和再次啟動(dòng)，因此，液體推進(jìn)劑被廣泛應(yīng)用于發(fā)射航天器的運(yùn)載火箭。例如，我國(guó)發(fā)射神舟飛船的長(zhǎng)征2F運(yùn)載火箭使用的就是由偏二甲肼和四氧化二氮組成的雙組元推進(jìn)劑。

使用液體推進(jìn)劑的長(zhǎng)征2F運(yùn)載火箭

那么，推進(jìn)劑又是怎么給火箭提供動(dòng)力的呢？

小時(shí)候，我們都玩過(guò)氣球，把一只充滿了空氣的氣球的球嘴松開，它就會(huì)向球嘴的反方向飛出去，這是因?yàn)?span style="padding:0px;max-width:100%;box-sizing:border-box;word-wrap:break-word !important;">作用力與反作用力的原理。推進(jìn)劑給火箭提供動(dòng)力，依據(jù)的就是這個(gè)原理。

受到反作用力的氣球

一般發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火后，固體或液體推進(jìn)劑會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室里燃燒，之后會(huì)產(chǎn)生大量高壓氣體，高壓氣體從發(fā)動(dòng)機(jī)噴管高速噴出，對(duì)火箭產(chǎn)生反作用力，使火箭沿氣體噴射的反方向前進(jìn)。

火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)

固體推進(jìn)劑安裝在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中，點(diǎn)火后，固體推進(jìn)劑是從下到上或從里到外快速燃燒。而在液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中，液體推進(jìn)劑一般是用高壓氣體對(duì)燃料與氧化劑貯箱增壓，然后用渦輪泵將燃料與氧化劑進(jìn)一步增壓并輸送進(jìn)燃燒室。推進(jìn)劑燃燒形成的高溫高壓氣體，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)噴口形成高速氣流噴出，產(chǎn)生推力。
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