PDF《新型绿色液体推进剂研究进展》

新型绿色液体推进剂研究进展 贺芳1,

2 , 方涛2 , 李亚裕2 , 米镇涛1 (1.

天津大学化工学院, 河北 天津 300072;

2. 中国航天液体推进剂研究中心, 北京 100074) 摘要: 对近年来国内外出现的新型绿色(无毒、 对环境友好) 液体推进剂进行了评述.硝酸羟铵基单组元推进剂具 有冰点低、 密度比冲高、 安全无毒的特点, 适用于小卫星和上面级, 催化分解技术还有待深入研究;

二硝酰胺铵基单 组元推进剂比冲高于硝酸羟胺基单元推进剂, 发动机脉冲工作能力可与无水肼发动机相媲美, 但目前发动机预热 温度和燃烧室温度都过高;

高浓度过氧化氢 醇基推进剂比冲为常规推进剂比冲的93% , 密度比冲为 102% ;

过氧化 氢 叠氮胺类不但密度比冲高, 而且可实现自燃;

一氧化二氮基双组元推进剂在微推进系统中有广泛的应用前景;

原子推进剂以其优良的比冲性能将给航天运载器带来革命性的飞跃, 但对低温技术提出了挑战. 关键词: 液体推进剂;

密度比冲;

单组元推进剂;

双组元推进剂;

原子推进剂 中图分类号: TJ55;

V

511 文献标识码: A 文章编号: 100727812(2006)

0420054204 D evelopmen t of Green L iquid Propellan ts HE Fang 1,

2 , FAN G Tao

2 , L I Ya2yu

2 , M I Zhen2tao

1 (1. Schoo l of Chem ical Engineering &

Techno logy, T ianjin U niversity, T ianjin 300072, China;

2. The Research Center fo r L iquid Propellant, CA SC, Beijing 100074, China) Abstract: A review of the latest p rogress in three so rts of green liquid p ropellant, including monop ropellants, bip ropellants and atom ic p ropellants, has been p resented. Hydroxylammonium nitrate (HAN ) monop ropellant, w ith low freezing po int and high density specific i mpulse, can be used in sm all satellite and upper stage of spacecraft w hile the p roblem on its catalyzing and decompo sing has been reso lved. Ammonium dinitram ide monop ropellant has higher density specific i mpulse than HAN based monop ropellant, and comparing to hydrazine monop ropellant, it almo st has the sam e engine pow er in pulse mode excep t the temperature in engine p reheato r and com bustion cham ber is a little higher. Hydrogen peroxide azido2am ine com bination is hypergo lic bip ropellant w ith high density specific i mpulse. B ip ropellant com binations based on nitrogen monoxide can be w idely app lied in m icro2p ropulsion system s . A tom ic p ropellantsm ay bring revo lutionary leap to launch vehicle, but the challenge in cryogenic techno logy has been put fo rw ard. Key words: liquid p ropellants;

density specific i mpulse;

monop ropellant;

bip ropellant;

atom ic p ropellant 引言液体推进剂是液体火箭发动机的能源和工质, 其性能的优劣直接影响发动机及火箭的性能. 自1900 年正式开始液体火箭研究至今, 液体推进剂的 种类得到了极大的丰富, 既有肼、 过氧化氢等单组元 推进剂、 可贮存的硝基氧化剂与肼类燃料双组元推 进剂, 又有高能低温的液氧 液氢双组元推进剂.但是, 目前所使用的液体推进剂具有剧毒、 强腐蚀、 污 染环境等缺点. 随着载人航天技术的不断发展, 更为严格的环 保要求以及国际商业火箭市场竞争的加剧, 寻找廉 价无毒、 无污染以及高能推进剂, 降低发射成本, 已 成为各航天领域追求的目标.我国21 世纪航天发展 战略是开发新一代无毒、 无污染、 高性能和低成本的 运载火箭, 建成新一代运载火箭型谱化系列, 增强参 与国际商业服务的能力[1 ] . 因此, 开发无毒、 无污染、 对环境友好的绿色液体推进剂是今后液体推进剂发 展的主要方向.