電動單元組合儀表

[拼音]:tuijinji

[英文]:rocket propellant

又稱推進藥,有規律地燃燒釋放出能量,產生氣體,推送火箭和導彈的火藥。要求它具有下列特性:

(1)比衝量高;

(2)密度大;

(3)燃燒產物的氣體(或蒸氣)分子量小,離解度小,無毒、無煙、無腐蝕性,不含凝聚態物質;

(4)火焰溫度不應過高,以免燒蝕噴管;

(5)應有較寬的溫度適應範圍;

(6)點火容易,燃燒穩定,燃速可調範圍大。

(7)物理化學安定性良好,能長期貯存;

(8)機械感度小,生產、加工、運輸、使用中安全可靠;

(9)經濟成本低、原料來源豐富;

(10)若為固體推進劑,還應有良好的力學性質,有較大的抗拉強度和延伸率。常用的推進劑主要有固體、液體兩種,少量固液混合體也在試用。(見彩圖)

固體推進劑

20世紀前,黑火藥是世界上唯一的火箭用推進劑。1888~1889年發明的雙基火藥在第二次世界大戰前,主要用作火炮發射藥。1930年後,英、德兩國將此類雙基火藥擠壓成管狀,用作戰術火箭的推進劑。1944年美國創制雙基推進劑鑄裝成型法,將雙基推進劑用於中程導彈。1940年創制第一代瀝青、過氯酸鉀複合推進劑,為固體推進劑的發展提供新的途徑。1947年,研製出第二代聚硫橡膠、過氯酸銨、鋁粉複合推進劑。50年代,又相繼創用高分子膠粘劑聚氯乙烯、聚氨酯、聚丁二烯-丙烯酸、聚丁二烯-丙烯酸-丙烯腈、端羧基聚丁二烯和1962年創用端羥基聚丁二烯,製成固體推進劑,比40年代的複合推進劑的效能有所提高,至今仍被廣泛應用。

固體推進劑按其組成可分雙基推進劑、複合推進劑、複合雙基推進劑。固體推進劑的理論比衝約為 2157 ~2942N·s/kg,密度約為1.6~2.05g/cm3;適用的溫度範圍為-60~150°C;工作壓力的下限為0.1~3MPa。

雙基推進劑

即雙基火藥(見發射藥),是由高分子炸藥和爆炸性溶劑,如硝化棉(見硝酸纖維素)和硝化甘油兩類爆炸基劑,再混入少量附加物溶解塑化而製成的,既用於發射藥,也用於推進劑。1930年,英國和德國曾用於製造管狀火箭推進劑。1935年,蘇聯曾用二硝基苯代替一部分硝化甘油製成火箭推進劑。

雙基推進劑的理論比衝量為 2157~2300N·s/kg,密度為1.6g/cm3,工作壓力下限為2~4MPa。

複合推進劑

又稱複合火藥。由充分粉碎的無機氧化劑如過氯酸銨、硝酸銨等,和被用作燃料的高分子膠粘劑均勻包覆,並加少量附加物而組成聚集態為異相的固體推進劑,是一種燃料加氧化劑型別的火藥。多采用鑄裝法制成各種內孔形狀,直徑可大到幾米,主要用於中、遠端導彈。複合推進劑中的附加物有:增塑劑、防老劑、潤滑劑、燃速調節劑等。

複合推進劑的理論比衝量可達 2942N·s/kg,使用溫度範圍為-60~150°C,工作壓力下限為0.1MPa,密度可達2.05g/cm3,較雙基推進劑價格低,還可利用氧化劑的粒度大小以調節燃速。缺點是燃氣有腐蝕性煙霧,難於擠壓成型,所以不適用於槍炮和戰術火箭。

複合雙基推進劑

介於雙基和複合中間型別的火藥。又稱複合雙基火藥、複合改性雙基推進劑或改性雙基推進劑。利用雙基火藥膠包覆固體粒子如固體炸藥、固體氧化劑、金屬粉等組成推進劑主體,並含有少量附加物如催化劑、安定劑等,形成聚集態為異相的固體推進劑。它可用於軍事和空間的火箭發動機。

由於雙基推進劑的能量較低,且用擠壓法難以製造大型藥柱,因而人們探索改進途徑。1944年美國解決了雙基推進劑的鑄裝方法,50年代又在澆鑄雙基推進劑基礎上加入無機氧化劑,如過氯酸銨和金屬燃料(鋁粉)等,從而製出了複合雙基推進劑。中國也於1958年製造了複合雙基推進劑。複合雙基推進劑的主要組分是硝化棉、硝化甘油、過氯酸銨和鋁粉等。

複合雙基推進劑的理論比衝量可達2600N·s/kg,密度可達1.8g/cm3,其他性質介於雙基和複合推進劑間。

複合雙基推進劑的製造工藝可分為兩步。第一步先把原料製成複合雙基澆鑄藥粒(1mm大小);第二步再把澆鑄藥粒製成大型柱體推進劑。澆鑄藥粒的製造又分擠壓法和懸浮法兩種,與上法相對應的成型柱體的方法為鑄粒法和配漿法。由於配漿法優點較多,當前實際中多采用此法。它的成型原理和雙基推進劑用的配漿澆鑄法是一樣的,只是在配製澆鑄液漿時,把氧化劑過氯酸銨或猛炸藥,如黑索今、金屬燃料(如鋁粉)等,與藥粒一起混拌均勻,再與配製的溶劑液混合,拌勻配成澆鑄液漿,進行澆鑄,即成為產品藥柱。

液體推進劑

1898年俄國人К.Э.齊奧爾科夫斯基最先提出液體推進劑用於航空的理論。1926年,R.H.戈達德發射第一個液體火箭,使用液氧和煤油二元推進劑。40年代,德國研製了有名的V-2火箭,使用液氧和酒精二元推進劑。50年代,蘇聯發射第一個人造地球衛星,仍使用液氧和煤油。60年代,美國發展了阿波羅土星計劃,多次成功地將人送上月球。這些大推力火箭有些使用液氧、液氫、四氧化二氮和混肼等。70年代後,蘇、美兩國繼續使用液體推進劑發射各種型別的空間飛行器,裝備遠射程大彈頭的戰略導彈,並把單元推進劑用於空間姿態控制和魚雷等。

液體推進劑大體可分為單元和二元兩類。單元推進劑可以是一種液體物質,也可以是一種互相溶解的多成分液體混合物,常用的有硝酸酯化合物等。二元推進劑包括液體氧化劑和液體可燃物,它們在燃燒前分開貯備。常用的氧化劑有硝酸、雙氧水、四氧化二氮、液氧;可燃物有偏二甲肼、一甲肼、混肼、煤油、液氫等。燃燒時將兩種液體分別注入火箭發動機的燃燒室中。

與固體推進劑相比,液體推進劑的能量高,實際比衝量在低溫已達4440N·s/kg。發動機可重複使用,成本低廉,效能容易調節,精度高。缺點是裝置複雜。因此,世界各國近地軌道衛星、通訊衛星、偵察衛星、星際探測器和星際飛船等大推力運載火箭,都以使用液體推進劑為主,在戰術火箭和導彈中則幾乎不使用。近年來的研究指出,氟氧化合物單元推進劑,氟-氫、氟-氨二元推進劑有發展前途。

固液推進劑

20世紀30年代,德國人首先提出固液混合型發動機的概念。50年代開始研製固液推進劑,實際實用的不多。固液推進劑有:固體氧化劑如六硝基乙烷、硝酸銨、過氯酸銨共熔物,液體燃料如煤油、二甲基苯胺、三乙胺等。液體氧化劑如發煙硝酸、雙氧水等和固體燃料如聚丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯加鋁粉等。在固液推進劑中,過氯酸銨加鈹和液氧有發展前途。