什么是液体推进剂
液体推进剂是指液体火箭发动机的能源和工质,具有易燃、易爆危险性,其性能的优劣直接影响发动机及火箭的性能。
液体推进剂的分类和特点
大体来说,液体推进剂可分为单组元和双组元两类。单组元推进剂自身含有燃料和氧化剂两种成分,经过加热可以分解并燃烧。它可以是一种液体物质,也可以是一种互相溶解的多成分液体混合物,常用的有硝酸酯化合物、过氧化氢等。双组元推进剂包括液体氧化剂和液体可燃物,它们在燃烧前分开贮备。常用的氧化剂有硝酸、双氧水、四氧化二氮、液氧等;可燃物有偏二甲肼、一甲肼、混肼、煤油、液氢等。燃烧时将两种液体分别注入火箭发动机的燃烧室中。近年来的研究表明,氟氧化合物单组元推进剂,氟-氢、氟-氨双组元推进剂发展前途很大。与固体推进剂相比,液体推进剂的能量高,实际比冲在低温时可达440秒。液体发动机的优点是可重复使用,成本低廉,性能调节简易,控制精度高;缺点是设备复杂。因此,世界各国发射近地轨道卫星、通信卫星、侦察卫星、星际探测器和星际飞船往往采用的大推力运载火箭,都以使用液体推进剂为主。当然,从优势互补出发,多级运载火箭下面级多采用液体发动机,上面级则多采用固体发动机。由于液体推进剂难以长期贮存,因此战术与战略导弹现今几乎全部采用固体火箭发动机。
我国液体推进剂的发展对策
1.国内液体推进剂专业领域存在的问题
(1)缺乏专门系统的研究机构
国外对液体推进剂专业的系统研究非常重视,以美国为例,在NASA有路易斯飞行推进试验所,美国各兵种都有液体火箭推进实验室,在一些大学和兵工厂也有液体推进剂专业,比较出名的有:美国海军航空试验站、皮卡蒂尼兵工厂液体火箭推进实验室、美国海军武器中心(NWC),LOS, ALMAS实验室等。
国内在推进剂研究方面,固体推进剂专业研究在不断发展,如国内的研究单位有:北京理工大学、南京理工大学等。固体推进剂的专业研究非常活跃,固体推进剂中的能量剂、偶联剂、粘接剂、配方、工艺等研究不断有新的发展。相比之下,液体推进剂的研究非常萎缩,只有极少数单位的少数人进行间断的研究工作,专业研究和专业交流尚未系统的展开。整个液体推进剂专业发展基本处于停滞不前的局面,与国外的差距不断加大。
(2)缺乏系统的液体推进剂试制、生产企业
对于液体推进剂中有些燃料和氧化剂是普通的化学产品,如LO2, LH2,肪类、低浓度H2O2,HNO3等它的试制生产无需系统的专门企业,但是对于那些用量不大,且需特殊合成加工和配制愉液体推进剂,如硝酸脱类推进剂、硝酸醋类推进剂、高浓度的H202, N204等,发达国家都有相应的企业进行试制和生产,如美国的Picatinny兵工厂、美国空军所属的马西森化学公司、NASA的卡勒里化学公司、反作用发动机公司化学研究所、NASA的路易斯飞行推进实验室等都具有液体推进剂试制生产能力。我国在液体推进剂试制及生产工艺的研究很少,且处于低水平、临时性、零散的非系统状态。
(3)缺乏从事液体推进剂研究的专业人才队伍
美国著名液体推进剂专家JD Clark在《液体火箭推进剂史证》一书中提到,美国在1970~980年期间专门从事液体推进及研究的专家和技术人员有200多人,现在虽无有关权威数字,但是随着美国宇航事业的快速发展,美国液体推进剂研究人员可能会超过240多人。相比之下,我国液体推进剂研究的专业技术人员很少,有关专家更是屈指可数。
2.液体推进及专业发展的思路
总体设想:借鉴美国、俄罗斯等发达国家的经验,结合国内实际。围绕拉长军品产业链的指导思想,建立和发展液体推进剂专业。
具体设想:
(1)立足现有化工技术人才和基础条件,加强技术培训和技术人员再教育,形成液体推进剂专业的人才队伍。
(2)紧密结合发动机设计试验需要,逐步开展液体推进剂及相关产品研制,建立推进剂及相关产品的试制生产基地。
(3)高度关注国外液体推进剂最新研究动态,开展前瞻性的基础和应用基础预先研究,创建和拓展液体推进剂研究专业领域。