火箭和卫星用的燃料一样吗?用的是什么燃料?
首先!先说明一下,发射火箭的目的是放卫星。
火箭需要燃料推进,一级推进、二级推进、三级推进、将要发送的卫星送入既定轨道。然后火箭就完成他的使命了。接下来卫星在太空中运行。
火箭用的燃料我国一般用偏二甲基肼,氧化剂为发烟硝酸,也有用液氢和液氧的,俄罗斯还有用煤油和液氧的。卫星用的是太阳能电池板。
不是
N2H4中文名为肼,又称联氨、二铵,化学式也可写作H2NNH2,是一种无色发烟的、具有腐蚀性和强还原性的无色油状液体,有剧毒且极不稳定,有类似于氨的刺鼻气味。由氢氧化钠、氯和氨或尿素用乙二醇萃取,或由无水氨与肼盐作用而制得。
火箭的燃料是
(1)液氢和液氧。
氢是所有元素中最活泼的,要控制好液氢燃烧的难度极高。所以液态氢一般不作为第一、二级火箭的燃料来使用,避免低空发射时爆炸的事故。多用作高空航行中高能末级火箭推进剂。
(2)液体燃烧剂常用“肼”(H2NNH2)。
具体如下:
1、简介
燃料有:CO,H2,C2H2,CH4,C2H4,CH3CH2OH,N2H4,高级硼硅烷(这都是火箭推进器的燃料)。和爆竹的点火原理一样,只是上面的那层不是火药,而是火箭头(里面是卫星、逃逸舱、探测器之类的东西)。
2、原理
(1)航空煤油是无色透明的,闻上去和普通的煤油没什么区别,而且不易挥发。燃点大约在3000℃左右,别说用打火石了,就算用明火也是点不燃的!
(2)氧化剂用的是四氧化二氮(N2O4)、液态氧(O2)或过氧化氢(H2O2)
(3)早在运载火箭发明前,人们使用油和汽作燃料,汽车、轮船和飞机就是靠这些燃料来行驶的。后来,科学家发明了靠化学能来产生动力的运载火箭。运载火箭是用煤油、酒精、偏二甲肼、液态氢等作为燃烧剂,而用液态氧、四氧化二氮等等提供的氧化剂帮助燃烧的,人们习惯上把燃烧剂和氧化剂通称为火箭发动机的燃料或推进剂。
3、分类
从物理形态上讲,火箭发动机使用的推进剂有两种形式,一种是液态物质,另一种是固态质。燃烧剂和氧化剂都是呈液体形态的发动机则称为液体燃料发动机,或称为液体火箭发动机,两者都是呈固体状态,则称为固体燃料火箭发动机或固体火箭发动机。如果在两种燃料中,一种为固体,一种为液体,则称为固-液火箭发动机或直接称其物质名称的火箭发动机。如,氢氧火箭发动机。由于固态燃烧剂产生的能量比液体氧化剂发出的能量高,所以,研制的火箭发动机多是固-液火箭发动机,两种燃料相遇燃烧,形成高温高压气体,气体从喷口喷出,产生巨大推力而把运载火箭送上了太空。
美国一家初创公司—— Green Hydrogen International(GHI),不久前公布了一个 60GW 的可再生氢气项目,这个项目位于得克萨斯州,将由风能和太阳能供电,采用盐穴进行储存。
得克萨斯州南部 Duval 的这个「氢城」,会是全球最大的绿氢生产和储存中心,建成后每年将生产超过 250 万吨绿氢(通过光伏发电、风电以及太阳能等可再生能源制得的氢气),约等于如今全球灰氢(是通过化石燃料燃烧产生的氢气)产量的 3.5%。
项目以 Duval 中彼德拉斯平塔斯盐丘的储氢设施为中心,通过管道将绿氢输送到 Corpus Christi 和 Brownsville,在那里将其转化为绿氨、可持续航空燃料和其他产品,或通过管道直接输送到全州的氢能发电厂和其他用户。
在 Green Hydrogen International 公司公布的项目计划里,绿氢的其中一项用途是可持续火箭燃料,该公司正在考虑在 Brownsville 将氢气与二氧化碳结合起来,为德克萨斯州南部的发射作业制造一种绿色甲烷火箭燃料。
Brownsville ,正是 SpaceX South Texas 发射场的所在地,2018 年,SpaceX 宣布这个发射场将专门用于 SpaceX 的 Starship 运载火箭。
SpaceX 目前正在开发一种新型火箭发动机—— SpaceX Raptor,用于开发中的 SpaceX Starship,Raptor(猛禽)发动机将使用低温液态甲烷和液态氧作为燃料,而不是该公司迄今为止使用的基于煤油的燃料。
在成立 SpaceX 时,马斯克就表示过自己的宇宙 探索 目的地——火星。要想完成火星 探索 ,怎么去和怎么回都是需要解决的问题。
冲出地球后抵达火星,发动机要产生足够的比冲,比冲的上限由燃料决定。 探索 后从火星返回地球,出发时就带上返程的燃料,增加了火箭的负荷,明显不太现实。因此需要在宇宙中补充燃料,让火箭能够返回地球。
目前来说,较为理想的火箭燃料应该是液氢和液氧,但液氢的制备和储存难度较高。而甲烷的冰点(约 -182 )与液氧的沸点(-183 )相当,相比于与液氧和煤油,液氢和液氧之间的温度差,对燃料储箱的要求较低,也能减轻结构重量。
另外,甲烷液氧发动机的比冲,介于液体氢氧发动机和液氧煤油发动机之间,能冲向火星。更重要的是,火星的环境中有二氧化碳和冰,可以制成甲烷和氧气,也就意味着,使用 SpaceX Raptor 的火箭,可以在火星上补充燃料。
可再生能源毫无疑问是未来的发展方向,Green Hydrogen International 利用可再生能源得到的氢气,又有多样的用途。有了 GHI 的氢气提供助力,希望 SpaceX 的火箭在火星着陆的那一天能快一些。
卫星上常用的液体氧化剂有液态氧、四氧化二氮等,燃烧剂由液氢、偏二甲肼、煤油等。现代液体燃料火箭是美国人戈达德搞出来的:第一个是采用液氧-煤油。
发射卫星的火箭燃料要体积小,重量轻,但发出的热量要大,这样才能减轻火箭的重量,使卫星快速地送上轨道。液体燃料放出的能量大,产生的推力也大;而且这种燃料比较容易控制, 燃烧时间较长,因此,发射卫星的火箭大都采用液体燃料。
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。
扩展资料
几十年来争论不休的用煤油作为冷却剂问题,经过大量的传热试验及计算分析后表明:采取适当的措施是完全可以解决的。用克拉玛依煤油作燃料进行了工作时间分别为10秒、50秒的两次试车后燃烧室完好无损,光洁如初,说明用煤油作发动机冷却剂是完全可行的,效果是相当理想的。
在燃烧室的冷却结构设计上采取了一系列措施:
一是在喉部以前设置了三条冷却带,其流量为推进剂总流量的2~3%,煤油进入燃烧室是贴壁向上旋转式;
二是燃烧室喷管从膨胀比为8的截面至圆柱段,用螺旋式冷却槽,并且喉部附近的冷却槽加工成波浪形,以便提高其冷却效果,这样可使内壁温度降低40℃左右;
三是低温煤油从收敛段进入冷却槽,首先冷却热流最大的喉部区域,这一举措可得到40℃温差的好处。
除上述措施外,还在内壁上镀镍铬防热层可使气壁温降低30~40℃,以及选取热传导性能好的内壁材料等。上述措施经过热试车,证明非常有效。
航天固态燃料,航天专用(含有剧毒)。保存需要很高科技的技术含量对温度气压都有要求,所以都是在发射前一天才加入。这就是人类还不能登录火星的一个很大原因,无法保存从火星返回地球,火箭用的燃料