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液体推进剂【液体推进剂】液体火箭推进剂是一种液态物质或几种液态物质的组合，它们能进行放热的化学反应，形成高温的反应产物 。推进剂组元是指单独贮存并单独向发动机供给的液体火箭推进剂的组成部分，如液体氧化剂组元液氧和硝酸等，液体燃料组元煤油RP-1、酒精和液氢等 。推进剂的选择是发动机设计过程中的一个重要步骤，推进剂选择得合适与否对发动机系统的性能和部件的设计原则都有很大影响，除此之外还要考虑价格、供应、处理及贮存等方面的问题 。
液体推进剂是液体火箭发动机的能源和工质，在国内外航天发射领域普遍套用 。目前国内航天发射场常用的液体推进剂有肼类推进剂（偏二甲肼、无水肼、甲基肼、单推-3）、硝基类推进剂（四氧化二氮、绿色四氧化二氮、红烟硝酸）、液氢、液氧等 。
基本介绍中文名：液体推进剂
外文名：Liquid propellant
组成液体推进剂包括液体氧化剂和液体燃料 。常见液体氧化剂有：(1)液氧（LO）；最常见，易蒸发；(2)液氟：比重大，毒性大；(3)四氧化二氮（NTO,N2O4):有毒性，易蒸发；(4)硝酸（HNO3,红烟硝酸，较少使用）、过氧化氢（H2O2,不再用，因为贮存稳定性差，易分解） 。常见液体燃料有以下几种：(1)碳氧燃料（汽油、煤油、柴油、航空燃油、RP-1和甲烷等烃类）：主要缺点是容易产生积碳·RP-1是一种类似汽油的石油精炼产品，特别适于火箭发动机；(2)液氢（LH):清洁燃料，成本高；(3)混胺燃料：由不同比例的脂肪胺或芳香胺组成，如各50%质量的三乙胺和二甲代苯胺组成的混胺燃料（国外称冬卡-250)，其缺点是容易吸湿而报废.现在很少使用；(4)肼（N2H4）,偏二甲肼（UDMH)，甲基肼（MMH)常统称为三肼：可贮存，能量高 。为保持肼、偏二甲肼、甲基肼各自的优点，克服其缺点，常将其中任意两种按一定比例混合.组成混肼燃料.如质量各为50%的肼和偏二甲肼组成的燃料称为混肼-50 。分类按照液体推进剂本身的用途，可分为主推进剂、启动推进剂和辅助推进剂；按照推进剂所包含的基本组元数目，可分为单组元、双组元和三组元推进剂 。单组元液体推进剂可以是具有氧化性和还原性物质的混合物，也可以是单一的化合物，这种单一的化合物在其分解时可以伴随着释放热量并汽化 。火箭发动机单组元液体推进剂在自然条件和控制环境下必须是稳定的，且当加压、加热或经过催化剂时，能够产生热的燃烧气体或分解气体 。通常单组元液体推进剂发动机系统具有结构简单的优越性；但遗憾的是，大多数实用的单组元液体推进剂（如过氧化氢）的性能都较低，因此主要用于火箭发动机系统中的副能源，例如涡轮泵的气体发生器和辅助动力传动，以及用于姿态和滚动控制用的喷气源 。也有一些性能高的单组元液体推进剂，但它们的稳定性较差，如硝基甲烷，故在火箭上套用是不安全的 。双组元液体推进剂发动机系统採用两种不同的推进剂组元，通常一种为氧化剂，一种为燃料 。单独的贮箱分别贮存氧化剂和燃料 。氧化剂和燃料一直到它们进入燃烧室之前，始终是不混合的 。现代液体推进剂火箭发动机几乎无一例外地採用双组元推进剂，这是因为它们的性能较高，同时双组元推进剂比较安全和便于调节 。三组元推进剂是指在液态燃料中加入少量高燃烧热的金属粉末，如铝、镁、铍、锂等，这样，与氧化剂一起组成三个组元；也有採用液氧/煤油/液氢的三组元方案 。理论上讲，三组元推进剂能得到化学推进剂中的最高比沖 。根据氧化剂和燃料直接接触时的化学反应能力，可将推进剂划分为非自燃推进剂和自燃推进剂 。非自燃推进剂需要设定点火装置 。而对于自燃推进剂的组元，当它们在使用温度和使用压强範围内以液态相接触时，就能进行放热的化学反应 。自燃推进剂使点火问题大大简化了，但也带来了危险性 。例如，由于贮箱和其他组件泄漏引起燃料和氧化剂的意外混合，会造成爆炸 。按照推进剂组元保持液态的温度範围，可分为低沸点推进剂（低温推进剂）和高沸点推进剂（可贮存推进剂） 。在标準压强下，低沸点推进剂组元的沸点低于298K，并处于不断汽化的状态 。某些液体推进剂是液化气体，它在大气压强下具有非常低的沸点 。比较常用的低温推进剂有液氧和液氢 。在目前大量使用的推进剂中，液氧/液氢推进剂的效能是最高的 。但液氢的低密度和极易蒸发是其最大的缺点，因此应特别重视低温推进剂的贮存和使用问题 。为了减少由蒸发引起的损失，必须採取良好的绝热措施 。与低沸点推进剂相反，在使用条件下，高沸点推进剂组元的沸点高于298K，这类推进剂在地面的一般使用条件下是液态的，而且在保存时无蒸发损失 。某些液体推进剂在一个相当宽的温度和压强範围内是稳定的，并且与结构材料发生化学反应的机率很小，因此足以允许推进剂在一封闭容器内贮存一年或更长的时间，这些推进剂也通常被称为可贮存推进剂（常规推进剂） 。可贮存推进剂一般包括一系列的推进剂组合，主要是以四氧化二氮(NTO)为氧化剂，以肼、一甲基肼(MMH)、偏二甲肼(UDMH)或它们的混合物为燃料 。在阿波罗计画中，可贮存双组元推进剂发动机使人类登上了月球并安全返回地球 。美国太空梭採用地面可贮存推进剂发动机进行机动飞行和离轨，许多运载火箭，如大力神、德尔它、长征和阿里安的助推级和上面级发动机均採用了地面可贮存推进剂，地面可贮存推进剂还用于大多数不载人的宇宙飞船和卫星 。可贮存液体推进剂几乎不用发射準备时间，无需採取特殊的隔热措施，可以在加注状态下长期保存，因此，可贮存推进剂在军事用途飞行器上有着很广泛的套用 。在液体推进剂中混以某些添加剂可以对推进剂的某些不足加以改善，如改善冷却特性、降低冰点、减轻腐蚀作用、促进点火过程和稳定燃烧等 。在液体火箭发动机上可採用的液体氧化剂有硝酸、四氧化二氮、过氧化氢、三氟化氯、液氧和液氟，前四种是可贮存的氧化剂，后两种是低温氧化剂 。可採用的燃料有乙醇、煤油、肼、偏二甲肼和液氢，前四种是可贮存的燃料，后一种是低温燃料 。选择原则当针对某一特定的用途来选择一种推进剂或者推进剂组合时，需要对液体推进剂的优、缺点有着全面深入的分析，因此推进剂的选定常常是各方面因素折中考虑的结果 。下面列出比较重要和希望得到的推进剂特性，由于用途不同，其重要性的次序可能改变：①单位质量推进剂所释放的能量高，燃烧或分解气体产物的分子量低，以得到高比沖；②点火容易；③燃烧稳定；④密度高或者单位密度的比沖高，使推进剂贮箱及供应系统的尺寸和质量减到最小； ⑤具有较强的冷却能力（比热容大、热传导性好和临界温度高这三者的最佳组合）；⑥在一定温度下饱和蒸气压足够低，使贮箱质量减小；⑦冰点低，使发动机顺利地在低温下工作；⑧没有腐蚀作用，与发动机结构材料的相容性好；⑨可贮存性；⑩粘性低，使流过供应系统和喷注器的压降减到最小；⑩热稳定性和冲击稳定性高，使爆炸和着火的危险最低；⑩常态推进剂及其蒸气和它们的燃烧产物的毒性低；⑩价格低；⑩来源丰富 。套用液体战略飞弹火箭发动机比沖较高,推力大,推进剂流量可调节,能準确控制关机时间 。液体飞弹有推进剂贮箱和增压、输送系统，发动机还有喷注器和冷却系统等 。因此，结构複杂，体积较大 。推进剂需有专用的运输、贮存、化验和加注设备,增加了地面设备,影响飞弹的机动性 。最早的液体飞弹是第二次世界大战末期德国研製的V-2飞弹 。战后，苏联、美国、中国等先后研製了液体飞弹 。如美国的"丘辟特"、"大力神"和前苏联的SS-6、SS-18、SS-19等飞弹 。初期的液体飞弹使用的推进剂，沸点低，不便贮存 。从60年代开始，液体飞弹广泛使用了可贮液体推进剂 。70年代，美国的"长矛"飞弹使用了预包装可贮液体推进剂 。80年代末，美国的液体飞弹已全部由固体飞弹替换 。前苏联的战略弹道飞弹多数仍是液体飞弹 。