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火箭发动机的燃料为什么会是煤油? 第1页

  

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长七使用的YF-100和YF-115都是液氧煤油发动机,燃料当然得用液氧煤油了。楼主你说的液氢液氧煤油发动机是什么黑科技啊?(滑稽

航空煤油(RP-1)+液氧是很普遍使用的火箭推进剂之一。世界上第一种实用火箭V2导弹烧的都是酒精呢。所以火箭使用煤油作为燃料是再正常不过的了,只要能烧没有为什么。

主流的火箭推进剂有:

1.N2O4(四氧化二氮)+MMH(一甲基肼)/UDMH(偏二甲肼)/N2H4(联氨)

四氧化二氮与肼类燃料的推进剂组合推力一般,比冲一般,密度较高,沸点较高。

这一类推进剂的特点就是常温下即为液态,所以又称常规推进剂

多用于中型火箭、上面级和卫星以及轨道姿态控制系统(RCS),在军事领域上应用于液体燃料导弹。我国长征二号至长征四号系列火箭及俄罗斯联盟号火箭使用的就是四氧化二氮+偏二甲肼,俄罗斯的质子号火箭使用的是联氨+四氧化二氮。

优势:因沸点较高,燃料不易泄露,在常温下便于储存运输,价格较为便宜。

劣势:该燃料最大的缺陷就是有剧毒,不环保,腐蚀性极强且燃料加注时间较长。

长征三号乙火箭的尾焰颜色偏紫色或粉红色,且产生有毒的NO2红棕色烟
质子号火箭发射,尾焰与长征三号乙类似

2.LiquidH2(液氢)+LiquidOxygen(液氧)

液氧液氢燃料推力一般,比冲高,密度低,沸点低,特别是液氢沸点极低为-252.7℃,接近0K。

液氢液氧是航天普遍使用的推进剂组合,多用于航天飞机和运载火箭末级。美国的航天飞机、土五的二三级、长征五的一二级以及欧洲的阿丽亚娜5火箭使用的都是液氧液氢推进剂。

优势:液氧液氢的最大优势就是比冲高,唯一一种比冲可以上400s的推进剂,比冲高就意味着引擎燃烧效率高,节省燃料。

燃烧产物为水,推进剂无毒无污染,清洁环保。

劣势:沸点低,液氢沸点仅为20.35K,极易蒸发,所以储存难度大,很容易泄漏,因而上面级不使用液氢液氧,仅有助推火箭才使用。液氢液氧只有在即将发射前才进行加注。

密度小,液氢密度仅为70kg/m^3,相比之下煤油是820kg/m^3,偏二甲肼786kg/m^3,所以火箭液氢箱所占体积相当大,典型的例如航天飞机的大橙罐。

氢氧发动机推力相比煤油较低,最大推力的氢氧发动机为美国的RS-68,真空推力3308千牛,而最大推力的液氧煤油发动机即为土五一级的F-1发动机,真空推力达到6770千牛;苏联的液氧煤油发动机RD-170真空推力达到7550千牛。中国长期使用的氧氢发动机YF-75真空推力只有83千牛,长五一级使用的YF-77真空推力也只有700千牛。可见,大推力氢氧发动机研制难度之高。

以上种种使得液氧液氢燃料虽然效率极高,但是各项技术要求高成本昂贵,果然好东西只有土豪才玩得起吗?( ̄∀ ̄)

尽管液氢液氧看似劣势颇多,但就冲比冲高这一点,可谓一美遮百丑。

航天飞机主发动机尾焰颜色偏蓝且较透明

3.Kerosene(煤油)+LiquidOxygen(液氧)

液氧煤油燃料推力较大,比冲一般,密度较高,煤油沸点较高,液氧沸点较低。

液氧煤油同样是航天中普遍使用的推进剂组合,多用于火箭第一级。土星五号的一级、俄罗斯安加拉火箭、长七长六以及长五助推器、SpaceX的猎鹰火箭都使用液氧煤油作为燃料。

优势:推力较大,大推力的液氧煤油发动机很容易研制,在氢氧发动机中已经论述过,不再冗述。并且液氧煤油价格适中,和氢氧一样相比常规燃料无毒无污染,环保绿色。

而煤油由于沸点高,易储存,不易泄漏,技术要求不高。

劣势:液氧沸点较低,不易储存。和氢氧相比,比冲低了些。

综合起来,液氧煤油推进剂性价比高

土星五号F-1引擎的尾焰为亮白色或亮黄色

4.固体推进剂

固体推进剂密度大,推力大,比冲低。

固推多用于火箭的助推器,典型的有美国航天飞机的SRB助推器,以及未来SLS中使用的SSSRB助推器。还有大力神火箭的捆绑助推器、阿丽亚娜5的助推器都使用固推。同时固体推进剂也广泛应用于军事领域,如火箭弹、导弹等。


优势:固推结构简单,体积小,方便储存,勤务性好,重点在于其推力大的惊人,美国航天飞机的SRB推力达到12450千牛!因而广泛应用于火箭助推器。再有可重复使用,一定程度上可节约成本。

劣势:最大的缺点是比冲低,固推比冲在250~300秒,远低于液推,工作时间短,加速度大导致推力不易控制,重复起动困难,从而不利于载人飞行。且其技术要求高,燃料毒性大。

航天飞机固推产生大量的烟

一款优秀的火箭只使用一种燃料是不可能的,现代航天事业中,普遍采用的火箭构型是一级使用大推力的液氧煤油,二三级使用高比冲的液氢液氧;或使用全液氢液氧,外加捆绑液氧煤油助推器或大推力固推。采用全液氢液氧的似乎只有美国的德尔塔4重型,毕竟人家一级有大推力的氢氧发动机RS-68。

所以在保证火箭效率最大化的同时,还需要考虑成本和利润,毕竟发射火箭是要钱的,商业发射中,成本大于利润就得不偿失了。SpaceX就非常精明,猎鹰9采用2级构型,使用液氧煤油作为燃料,一级使用9台梅林发动机,二级使用1台梅林发动机,发动机通用,再加上一级回收,大大降低成本费用。

(← ←好像扯远了)

总而言之,推进剂的选择既要看效率,又得看成本,同时还得考虑到现有的技术水平和现实需求。最实用的才是最好的!

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知乎第一次认真的回答,居然还能有4个赞,很满足了。

这个回答纯粹科普,发现原回答里液氢液氧密度小为优势写错了,又修改补充了一下。


user avatar   yue-shang-zhong-tian-78 网友的相关建议: 
      

其实史书评价很恰当,欺负孤儿寡母的摘桃咖,刻薄寡恩,评价不高,明清祭祀帝王都把他踢出帝王庙,虽然现在有些键盘侠在为他翻案,但是现在的主流还是对他评价不高,毛主席都说他做法蕴藏大乱,隋文帝是历史上最会扒刮地皮的皇帝,连灾年都舍不得放粮 以下我整理的杨坚实绩

1、欺负女儿外甥摘桃,屠尽宇文家族

2、屠城,毁了两座古城邺城和建康

3、为了多收税大索貌阅、强制析户

4、三斗为一斗,变相横征暴敛剥削百姓

5、大肆发放铸币炉给诸王和大臣,致使货币崩盘

6、东征高丽,三十万大军死了十之八九,二十多万人命就这么没了

7、猜忌太子,好的侍卫自己用,把老弱病残派到东宫,并让老婆毒菇监视东宫

8、杀功臣,杀功臣的数量能排进所有皇帝前三,打赢突突的史万岁一回来就被杨坚砍了,发明廷杖,曾经在朝堂上用廷杖打人,还嫌弃廷杖不够粗,后来把廷杖加到3倍粗

9、佞佛,大肆修建寺庙

10、严刑峻法酷吏,三个人偷一个瓜判死刑

11、修仁寿宫死了几万人,还夸杨素干得好

12、明明国库里装了很多粮食,但是开皇14年灾年不放粮,很多百姓都饿死在粮仓周围,而且还在灾年低卖北周旧米(此时北周灭亡已经14年了)后来忽悠百姓设置义仓(所谓义仓就是让百姓在丰收年把粮食交一些给政府保存,遇上灾荒百姓可以去义仓领粮食,但是这是欺骗百姓的,等百姓交了几年粮食,杨坚全部收归国有,相当于我们交了社保最后被收为国有一样。

13、废天下学校,苛待学官

14、禁绝私史,杀害大儒 15、逼弟弟离婚,弟弟不同意,就毒杀亲弟弟 16、剥削百姓攒钱给小老婆花,宣华夫人容华夫人生活非常奢侈,但是灾年缺不放粮。 17、对结发夫妻刻薄寡恩,妻子重病带小老婆在外游玩,不回来见妻子最后一面,导致妻子都没有机会交代遗言,临死前甩锅老婆,说独孤误我。[/cp]




  

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