高能液体推进剂研究现状和应用前景

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1、2005年6月JOURNALOFROCKETPROPULSIONJun.2005高能液体推进剂研究现状和应用前景杜宗罡，史雪梅，符全军（西安航天动力试验技术研究所，陕西西安710100）摘要：高能液体推进剂的发展有四个方面：金属化凝胶推进剂、高密度吸热型碳氢燃料推进剂、纳米材料液体推进剂、添加含能材料的液体推进剂。本文围绕高能液体推进剂的发展方向，综合论述了国内外的研究现状和应用前景分析，并提出了我国技术发展的初步思路。关键词：高能液体推进剂；金属化凝胶；吸热型碳氢燃料；添加纳米材料；添加含能材料中图分类号：V434文献标识码：A文章编号：(2005)03-0

2、030-06DevelopmentstatusandprospectofhigherenergyliquidpropellantDuZonggang,ShiXuemei,FuQuanjun（Xi’anAerospacePropulsionTestTechniqueInstitute,Xi’an710100,China）Abstract：Thefourdirectionsofhigherenergyliquidpropellantdevelopmentinclude:metallizedgel,higherenergyandconsistencyhydrocar

3、bonfuels,nanometermaterialspropellant,addingenergeticmaterialsliquidpropellant.Basedonthefourdevelopmentaltrendsofthehigherenergyliquidpropellant,thispaperdiscussesthepresentstudyingstatusanddevelopingtrendsbothinChinaandabroad.Theinitialideasofthetechniquedevelopmentarealsopresente

4、d.Keywords：higherenergyliquidpropellant;metallizedgel;hydrocarbonfuels;nanometermaterials;energeticmaterials发展创造了良好条件，并促进了洲际导弹、人造卫星和宇宙飞船的迅速发展。目前液体火箭发动机多用于发射卫星和空间飞行器，我国“长征”系列运载火箭均使用的是液体推进剂。迄今为止，液体推进剂仍然是各国运载火箭、空间飞行器和武器动力系统使用量最大的推进引言11950年至今，各国对氟类、硼类、肼类、烃类、醇类、过氧化氢、液氢等液体推进剂先后展开了全面研究，给第二

5、、三代液体火箭发动机的收稿日期：2004-10-25；修回日期：2004-12-15。作者简介：杜宗罡（1971—），男，硕士，研究领域为应用化学。第3期高能液体推进剂研究现状和应用前景31剂。目前航天领域采用的液体推进剂以肼类燃料（无水肼、甲基肼、偏二甲肼等）、硝基类氧化剂（四氧化二氮、红烟硝酸等）、低温推进剂（液氧、液氢）为主，通过高性能改进研究可以为导弹武器实现小型化、高速化和远程化等目标提供更为广阔的发展空间。对于高能液体推进剂的基本性能，首先要求液体推进剂具有更高的热值、密度和比冲。要获得高的比冲，必须满足热值尽可能大、比容尽可能大、燃烧产物的比热与

6、Cp/Cv比较尽可能小（Cp恒压比热，Cv恒容比热）以及推进剂密度尽可能大；高能液体推进剂与一般液体推进剂一样，还要具备良好的点火启动性能、燃烧稳定安全性能；高能液体推进剂与金属非金属材料的相容性要好，毒性要小；生产工艺尽可能简单，原料来源丰富，价格便宜；无污染或轻微污染。美国和俄罗斯等航天大国较早对此进行了研究，部分高能推进剂已进行了飞行试验，而我国起步较晚，近几年才在一些领域展开研究和试验。目前，高能液体推进剂的研究主要有如下四个方面：金属化凝胶推进剂；高密度吸热型碳氢燃料推进剂；纳米材料液体推进剂；添加含能材料的液体推进剂。于上世纪40年代“添加固相颗粒

7、的液体燃料”概念研究。在一系列的研究计划中，已研究了这类燃料用于灵巧战术弹、拦截弹(包括动能杀伤器及助推器)、运载火箭上面级、先进飞行员弹射系统以及吸气式发动机等方面的可靠性与安全方面的优势，大量的金属化凝胶推进剂配方已经得到研究和实验。例如，NASA路易斯研究中心主持了金属化凝胶研究工作，1947～1957年间，着重于烃类(JP)中加入铝、镁、硼等金属添加物以增加推力及冲压发动机的飞行距离；其后关于火箭推进系统金属化研究转向自燃推进剂的组份上，如肼、甲基肼、四氧化二氮、加阻蚀剂的红发烟硝酸（IRFNA）和过氧化氢等。1959～1965年间，美国空军研制成Al

8、umizine（铝-肼）和Berbll