火箭发动机 _生活百科

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火箭发动机【火箭发动机】火箭发动机（rocket engine）由飞行器自带推进剂（能源），不利用外界空气的喷气发动机。可以在稠密大气层以外空间工作，能源在火箭发动机内转化为工质（工作介质）的动能，形成高速射流排出而产生推力。
基本介绍中文名：火箭发动机
外文名：rocket engine
工作原理：冲量原理
原理分类：化学火箭、核火箭发动机和电火箭
优势：自带燃料、氧化剂，不需汲取氧气
燃料分类：固体燃料液体燃料
简介火箭发动机就是利用冲量原理，自带推进剂、不依赖外界空气的喷气发动机。火箭发动机是喷气发动机的一种，将推进剂贮箱或运载工具内的反应物（推进剂）变成高速射流，由于牛顿第三运动定律而产生推力。火箭发动机可用于太空飞行器推进，也可用于飞弹等在大气层内飞行。大部分火箭发动机都是内燃机，也有非燃烧形式的发动机。工作原理大部分发动机靠排出高温高速燃气来获得推力，固体或液体推进剂（由氧化剂和燃料组成）在燃烧室中高压（10-200 bar）燃烧产生燃气。向燃烧室供入推进剂液体火箭通过泵或者高压气体使氧化剂和燃料分别进入燃烧室，两种推进剂成分在燃烧室混合併燃烧。而固体火箭的推进剂事先混合好放入燃烧室。固液混合火箭使用固体和液体混合的推进剂或气体推进剂，也有使用高能电源将惰性反应物料送入热交换机加热，这就不需要燃烧室。火箭推进剂在燃烧并排出产生推力前通常储存在推进剂箱中。推进剂一般选用化学推进剂，在经历放热化学反应后产生高温气体用于火箭推进。燃烧室化学火箭的燃烧室通常呈圆柱体形，其尺寸要满足推进剂充分燃烧，所用推进剂不同，尺寸不同。用L * 描述燃烧室尺寸这里：

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公式Vc 是燃烧室容量At 是喷口面积L* 的範围通常为25-60英尺（0.6 - 1.5 m）燃烧室的压力和温度通常达到极值，不同于吸气式喷气发动机有足够的氮气来稀释和冷却燃烧，火箭发动机燃烧室的温度可达到化学上的标準值。而高压意味着热量在燃烧室壁的传导速度非常快。燃烧室收缩比燃烧室的收缩比是指燃烧室横截面积与喷管喉部面积之比。当推进剂和燃烧室压力一定时，收缩比与质量流量密度成反比，选定质量流量密度也就选定了燃烧室收缩比。但利用收缩比来选择燃烧室直径更直接和方便一些。收缩比的选择主要是根据实验或者统计方法，推荐以下数据：对于大多数泵压式供应系统的大推力和高压燃烧室，收缩比常取1.3~2.5对于採用离心式喷嘴的燃烧室，收缩比常取4~5喷嘴发动机的外形主要取决于膨胀喷嘴的外形：钟罩形或锥形。在一个高膨胀比的渐缩渐阔喷嘴中，燃烧室产生的高温气体通过一个开孔（喷口）排出。如果给喷嘴提供足够高的压力（高于围压的2.5至3倍），就会形成喷嘴阻流和超音速射流，大部分热能转化为动能，由此增加排气的速度。在海平面，发动机排气速度达到音速的十倍并不少见。一部分火箭推力来自燃烧室内压力的不平衡，但主要还是来自挤压喷嘴内壁的压力。排出气体膨胀（绝热）时对内壁的压力使火箭朝向一个方向运动，而尾气向相反的方向。

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火箭发动机推进剂效率要使发动机有效利用推进剂，需要用一定质量的推进剂产生最大可能压力作用于燃烧室和喷嘴，此外以下方法也能提高推进剂效率：将推进剂加热到儘可能高的温度（使用高能燃料、氢，碳或某些金属如铝，或使用核能）使用低比重气体（儘可能含氢）使用小分子推进剂（或能分解成小分子的推进剂）因为所有的措施都是出于减轻推进剂质量的考虑；压力与被加速的推进剂量成比例关係；也因为牛顿第三定律，作用于发动机的压力也作用于推进剂。废气出燃烧室的速度似乎是由燃烧室压决定的。然而该速度明显受上述三种因素影响。综合起来，排气速度就是检验发动机效率的最好证明。