液体火箭推进剂

主条目：液体火箭发动机

具有最高比冲的化学火箭使用液体推进剂，称为液体火箭。可分为单组元推进剂（如液化气体），双组元推进剂（英语：bipropellants）（进一步分为自燃推进剂（英语：hypergolic propellant）与非自燃需要点火的推进剂^[1]）。此外，还有三组元推进剂。

大约有170种不同的推进剂被研发过，不含对推进剂的小的改型如添加剂、抗腐蚀物质、稳定剂等。美国对至少25种推进剂做过燃烧试验。^[2] 近30年来没有新的类型推进剂被使用。^[3]影响选择推进剂的最主要因素是易用性、成本、危险/环境与性能指标。

历史

20世纪初的发展

1926年3月16日，罗伯特·H·戈达德(Robert H. Goddard) 手持第一枚液体燃料火箭的发射架.

康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基 (Konstantin Tsiolkovsky) 于 1903 年在他的文章《利用火箭装置探索外层空间》中提出了使用液体推进剂。^[4][5]

1926年3月16日，罗伯特·H·戈达德 (Robert H. Goddard) 使用液氧 (LOX) 和汽油作为火箭推进剂，首次部分成功地进行了液体推进剂火箭发射。这两种推进剂都很容易取得、廉价且能量高。氧气是一种温和的冷冻剂，因为空气不会在液态氧罐中液化，因此可以将液态氧短暂储存在火箭中，而无需过度隔热。 ^{[需要解释]}

Friedrich Sander、Opel RAK 技术员 August Becker 和 Opel 员工 Karl Treber（从右到左）在吕塞尔斯海姆的 Opel Rennbahn 展示液体燃料火箭飞机原型

1920年代末，德国的工程师和科学家对液体推进著迷，在位于吕瑟尔斯海姆的 Opel RAK 制造和测试火箭。根据马克斯·瓦利尔的记述，欧宝RAK 火箭设计师弗里德里希·威廉·桑德(Friedrich Wilhelm Sander) 于1929年4月10日和4月12日在吕瑟尔斯海姆的Opel Rennbahn发射了两枚液体燃料火箭。 ^{[需要解释]}

二战时期

德国在二战之前和二战期间进行了非常积极的火箭开发，包括战略V-2火箭和其他飞弹。^[6]:9 V-2 使用酒精/液氧液体推进剂发动机，用过氧化氢驱动燃油泵。德国和美国都开发了可重复使用的液体推进剂火箭发动机，该发动机使用密度比液态氧大得多的可储存液体氧化剂以及与高密度氧化剂接触时自燃的液体燃料。

1950年代和1960年代

在1950年代和1960年代，推进剂化学家开展了大量活动，寻找更适合军事的高能量液体和固体推进剂。大型战略飞弹需要在陆基或潜舰发射井中存放多年，以便能够在接到通知后立即发射。需要持续冷气的推进剂会导致火箭结出越来越厚的冰层，这是不切实际的。由于军方愿意处理和使用危险材料，大量的危险化学品被大量生产，其中大部分最终被认为不适合操作的系统。对于硝酸，酸本身(HNO
3)不稳定，会腐蚀大多数金属，难以储存。

参考文献

1. Larson, W.J.; Wertz, J. R. Space Mission Analysis and Design. Boston: Kluver Academic Publishers. 1992.
2. Sutton, G. P. History of liquid propellant rocket engines in the united states. Journal of Propulsion and Power. 2003, 19 (6): 978–1007.
3. Sutton, E.P; Biblarz, O. Rocket Propulsion Elements. New York: Wiley. 2010.
4. Tsiolkovsky, Konstantin E. (1903), "The Exploration of Cosmic Space by Means of Reaction Devices (Исследование мировых пространств реактивными приборами)", The Science Review (in Russian) (5), archived from the original on 19 October 2008, retrieved 22 September 2008
5. Zumerchik, John (编). Macmillan encyclopedia of energy. New York: Macmillan Reference USA. 2001. ISBN 0028650212. OCLC 44774933. 含有内容需登入查看的页面 (link)
6. Clark, John Drury. Ignition!: An Informal History of Liquid Rocket Propellants. Rutgers University Press. 23 May 2018: 302. ISBN 978-0-8135-9918-2.

外部链接

• Cpropep-Web an online computer program to calculate propellant performance in rocket engines
• Design Tool for Liquid Rocket Engine Thermodynamic Analysis is a computer program to predict the performance of the liquid-propellant rocket engines.
• Clark, John D. Ignition! An Informal History of Liquid Rocket Propellants (PDF). Rutgers University Press. 1972: 214 [2017-09-23]. ISBN 0-8135-0725-1. （原始内容 (PDF)存档于2020-05-15）. for a history of liquid rocket propellants in the US by a pioneering rocket propellant developer.