比衝

比衝，或比衝量、比推力（英語：specific impulse，${\displaystyle I_{\mathrm {sp} }}$）是用來表示一個反作用質量推進系統推進劑使用效率的物理量。比衝的定義為：推進系統單位質量推進劑（${\displaystyle m}$，單位：${\displaystyle kg}$）產生的動量（${\displaystyle p}$，單位：${\displaystyle kg\cdot {\frac {m}{s}}=N\cdot s}$），或單位質量流量的推進劑（單位：${\displaystyle kg/s}$）產生的推力（${\displaystyle F}$，單位：${\displaystyle N=kg\cdot m/s^{2}}$）。根據以上兩種定義，比衝的單位為牛頓·秒/公斤（${\displaystyle N\cdot s/kg}$）或牛頓/公斤/秒（${\displaystyle N/kg/s}$），簡化後即公尺/秒（${\displaystyle m/s}$）。

比衝是動量和質量分別對時間微分後求比。衝量是動量的變化量，所以這個物理量的名字叫「比衝」。

${\displaystyle I_{\mathrm {sp} }={\frac {\mathrm {d} p}{\mathrm {d} m}}={\frac {\dot {p}}{\dot {m}}}={\frac {F}{\dot {m}}}}$

工程上為了更加直觀，習慣將單位質量產生的推力作為固定參數（${\displaystyle {\frac {F}{m}}}$，單位：${\displaystyle N/kg}$），然後直接用它的變量時間的單位秒（${\displaystyle s}$）作為比衝的單位。在推進系統中可以理解為：某個反作用質量推進系統的比衝，是它消耗1公斤推進劑產生1個重力加速度所持續的時間。以秒為單位的比衝數值越大，說明推進劑的工作效率越高，即用相同質量的推進劑產生的推力，可以為推進系統增加越多的動量。

發動機	有效排氣速度 （${\displaystyle I_{\mathrm {sp} }={\frac {F}{\dot {m}}}={\frac {F\cdot t}{m}}}$，單位：${\displaystyle {\frac {kg\cdot m\cdot s}{kg\cdot s^{2}}}={\frac {m}{s}}}$）	比衝 （${\displaystyle s}$）	能量 （${\displaystyle {\frac {MJ}{kg}}}$）
渦輪風扇發動機	29 000（因為在大氣層內飛行，實際應用為約300）	3000	43
固體火箭發動機	2500	250	3.0
液態火箭發動機	4400	450	9.7
離子推進器	29,000	3000	430
可變比衝磁等離子體火箭[1][2][3]	290,000	30,000	43,000

各種噴射引擎的比衝

參考文獻

1. 存档副本 (PDF). [2015年4月13日]. （原始內容 (PDF)存檔於2017年8月9日）.
2. 存档副本 (PDF). [2015-04-13]. （原始內容 (PDF)存檔於2020-08-07）.
3. Vasimr VX-200 meets full power efficiency milestone. [2015-04-13]. （原始內容存檔於2017-03-30）.

外部連結

• NASA page on propellants （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
• Lox/Kerosene propellant （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
• Rocket Propellants