航天火箭煤油价格_航天火箭煤油价格表
1.火箭在太空中靠什么力量推进
2.民营航天的朱雀二号在全世界率先实现液氧甲烷火箭入轨, ?液氧甲烷火箭的意义在哪里?
3.为什么火箭需要这么多的燃料?
4.万户火箭的燃料是什么
火箭在太空中靠什么力量推进
火箭(rocket)靠火箭发动机喷射工质(工作介质)产生的反作用力向前推进的飞行器。它自身携带全部推进剂,不依赖外界工质产生推力,可以在稠密大气层内,也可以在稠密大气层外飞行。火箭是实现航天飞行的运载工具。
从物理形态上讲,火箭发动机使用的推进剂有两种形式,一种是液态物质,另一种是固态物质。燃烧剂和氧化剂都是呈液体形态的发动机则称为液体燃料发动机,或称为液体火箭发动机,两者都是呈固体状态,则称为固体燃料火箭发动机或固体火箭发动机。固态氢、固态氧,作为火箭动力。如果在两种燃料中,一种为固体,一种为液体,则称为固-液火箭发动机或直接称其物质名称的火箭发动机。如,氢氧火箭发动机。由于固态燃烧剂产生的能量比液体氧化剂发出的能量高,所以,研制的火箭发动机多是固-液火箭发动机,两种燃料相遇燃烧,形成高温高压气体,气体从喷口喷出,产生巨大推力而把运载火箭送上了太空。常用推进剂有
液氢(燃料)液氧(氧化剂),燃烧效率很高,多用于航天飞机及运载火箭末级,价格昂贵、不易储存。
肼-50(燃料)四氧化二氮(氧化剂),燃烧效率一般,多用于中型火箭,价格适中、较易储存。
RP-1高精炼煤油(燃料)液氧(氧化剂),燃烧效率一般,多用于火箭第一级,价格适中、不易储存。
肼(燃料)、四氧化二氮(氧化剂),燃烧效率一般,多用于卫星,容易自燃、价格相对便宜、腐蚀性极强。
民营航天的朱雀二号在全世界率先实现液氧甲烷火箭入轨, ?液氧甲烷火箭的意义在哪里?
7月12日9时00分,由蓝箭航天空间科技股份有限公司 (下称蓝箭航天) 自主研制的朱雀二号遥二液氧甲烷运载火箭(代号“ZQ-2 Y2”),在酒泉卫星发射中心发射升空,按程序完成了飞行任务,发射任务获得圆满成功。中国民企拿下了液氧甲烷火箭的“全球首发”,在全球商业航天领域创造了新的纪录。那么液氧甲烷火箭的意义在哪里呢?接下来我们就来今天了解一下。
一、首先,什么是甲烷火箭?
甲烷火箭是一种使用液态甲烷和液氧作为推进剂的火箭。液态甲烷是一种低温低压下制得的天然气,它是由一个碳原子和四个氢原子组成的最简单的碳氢化合物。
液态甲烷和传统的液体煤油相比,有很多优点,
比如:
1、高效性:液态甲烷具有较高的理论比冲(单位质量推进剂产生的冲量),这意味着它可以提供更大的推力和速度。
2、低成本:液态甲烷相对便宜且易于生产,它可以从地球上广泛分布的天然气田中提取,也可以通过水合物、生物质或其他方法合成。
3、环保:液态甲烷在燃烧时产生的碳排放较低,而且不会产生积碳或其他残留物,这些物质会降低发动机性能和寿命。
4、可再生:液态甲烷可以在其他天体上制造,比如火星或泰坦(土星的卫星),这些地方都有丰富的甲烷。这意味着未来的太空探索任务可以利用当地来补充或制造火箭燃料,而不需要从地球运送。
二、朱雀二号是怎样的火箭?
朱雀二号是蓝箭航天公司自主研发的两级液体运载火箭,它用了全球最先进的液氧甲烷发动机:天鹊系列。
朱雀二号全长49.5米,直径3.35米,能够将6吨的有效载荷送入近地轨道,或者4吨的有效载荷送入太阳同步轨道。朱雀二号的一级火箭使用了四台天鹊-12液氧甲烷发动机,能够产生268吨的推力。二级火箭则使用了一台天鹊-12和一台天鹊-11液氧甲烷发动机,后者作为细节推力器,用于调节姿态或速度。
天鹊系列发动机经过了四年多的研发和测试,是中国首个也是世界上最先进的液氧甲烷发动机。它用了全流动式燃烧室,这是一种将液态甲烷和液氧在高压下混合并喷射到燃烧室的技术,能够提高燃烧效率和稳定性。
三、朱雀二号发射成功有什么意义?
朱雀二号的成功发射是中国民营航天事业的一个重大突破,也是世界上第一次将液氧甲烷火箭送入轨道的壮举。它不仅展示了中国在火箭技术方面的创新能力和领先地位,而且也为未来的太空探索开辟了新的可能性。液氧甲烷火箭成功入轨飞行的意义如下:
1、液氧甲烷火箭是一种新型的火箭动力,具有更高的推力和更广泛的适用范围
首先,液氧甲烷火箭是一种新型的火箭动力,它用液态氧和甲烷作为燃料,相比传统的固体火箭和液体火箭,液氧甲烷火箭具有更高的燃烧效率和更低的环境污染。甲烷火箭是目前最适合实现可重复使用火箭的技术之一,因为它可以降低发动机维护和清洗的成本和时间,也可以减少对地球环境的影响。而可重复使用火箭则是降低太空运输成本和提高太空活动频率的关键因素。此外,液氧甲烷火箭还具有更高的推力和更广泛的适用范围,可以应用于载人航天、深空探测、卫星发射等多个领域。
2、液氧甲烷火箭的研制和发展对于中国火箭产业来说具有重要意义。
液氧甲烷火箭是一种技术含量较高的新型动力,其研制需要具备一定的技术实力和技术创新能力。中国火箭产业在液氧甲烷火箭领域的成功,证明了中国在火箭技术方面的实力,也为中国火箭产业的发展注入了新的活力。
朱雀二号的成功发射是中国航天事业的一个里程碑,它证明了中国在太空领域不仅不落后于任何国家,而且还有着自己独特的创新和优势。它也展现了中国航天人对太空探索的热情和信心,以及对人类文明进步的贡献和责任。
3、液氧甲烷火箭的成功发射也标志着中国在火箭发射领域的地位不断提升。
中国的航天事业一直备受世界关注,液氧甲烷火箭的成功发射更是让世界对中国的火箭技术刮目相看。同时,中国在液氧甲烷火箭领域的成功,也为中国在全球火箭市场上的竞争提供了更多优势。
此外,甲烷火箭还为实现星际旅行提供了一个有利条件,因为它可以利用火星或其他天体上的甲烷来制造或补充火箭燃料,从而减少对地球的依赖和消耗。这也意味着未来我们可以建立一个更加灵活和可持续的太空运输网络,实现人类对太空的长期探索和开发。
4、液氧甲烷火箭的发展,无疑也会带来更多的商业机会和商业竞争。
最后,我们也不得不思考,液氧甲烷火箭的发展是否仅仅是一种技术进步呢?全球液氧甲烷火箭市场正在逐步形成,各大火箭制造企业也在积极布局。液氧甲烷火箭的成功发射,虽然标志着中国在技术领域上的重大突破,但我们也不得不思考,液氧甲烷火箭的发展是否只是为了满足商业需求,而忽略了科学研究和环境保护等更加重要的问题。
总之,全球液氧甲烷火箭竞赛中国拔得头筹,不仅是中国火箭产业的一次重大突破,也标志着液氧甲烷火箭在全球航天领域的地位和影响力不断提升。同时,我们也需要认真思考,液氧甲烷火箭的发展是否只是为了商业竞争,而忽略了科学研究和环境保护等更加重要的问题。只有在科学、环保和商业三者均衡发展的基础上,液氧甲烷火箭的发展才能更好地为人类的未来带来更多的可能和希望。
为什么火箭需要这么多的燃料?
火箭之所以携带90%的燃料,完全是因为火箭发动机是个笨家伙,效率实在太差了!
别看火箭又喷火又冒烟,显得很威风。实际上火箭燃料燃烧所产生的能量,大部分都被喷出去的气体动能带走了,一部分转化成了光能、热能, 火箭获得的动能只是一小部分。
所以火箭发动机的比冲都不大,约在200到450秒之间。比冲,是指单位推进剂所产生的冲量,通俗讲就是每1千克燃料产生1千克推力时持续的时间。类似于 汽车 的百公里油耗这个概念吧,是衡量火箭能源利用效率的指标。
飞机使用的航空发动机,燃气能量浪费的少,转化效率比火箭高很多。航空发动机只负责克服空气阻力,为飞机提供水平方向的加速度。
真正克服重力抬起飞机的,是流经机翼上下表面的空气流,按照伯努利原理产生的升力。飞机是一个四两拨千斤,借力打力的家伙。
火箭发动机却是实打实的,在垂直方向上对抗重力,火箭向下喷射气体,获得反推力推动火箭上升。
按照动量守恒定律,火箭飞行过程中,喷出的气体质量乘以喷射速度等于火箭剩余的质量乘以火箭速度。由此得知,燃料重量占火箭总重量越大,喷出的气体越多,喷射速度越快,火箭剩余的质量越小,获得的速度就越快。
另外,火箭要飞出大气层,那里没有氧气参与燃烧,所以火箭还要携带大量的氧化剂助燃。我国的长征七号火箭,总重500吨,液氧加煤油就占了450吨,其他所有加起来才50吨。
长征七号运载火箭
所以火箭需要携带占重量90%的燃料+氧化剂,并在飞行过程中把这些燃料都喷射出去,才能让剩余的10%的质量,获得超过第一宇宙速度7900米/秒的高速度,最终克服地球引力的影响,进入太空轨道。
想想都肉疼,费尽千辛万苦,才能运送那么一点点东西。等比冲高的离子、核能、电能等新型火箭发动机成熟了,就不用携带那么多燃料了。
经常看到很多火箭的具体参数的时候会发现,一枚最大起飞推力上千吨的大型火箭,近地轨道的最大运载力往往只有二十余吨,如果轨道高度更高的话这个运载力还要大打折扣。但是从火箭自身的重量来说,虽然一枚火箭的最大起飞推力上千吨,但是火箭自身的重量也高达八百多吨,而火箭自身各部分重量中除了二十余吨的发射载荷外,剩下的火箭发动机、箭体燃料箱等重量都比较轻,整体重量往往只占火箭整个起飞重量的10%左右,也就是说一枚起飞重量上千吨的大型火箭中超过85%的重量是火箭燃料的重量。 之所以一枚火箭中燃料的重量占据整个火箭的绝大部分重量也是有原因的:
第一点:火箭的起飞方式不同于普通的固定翼飞机,因为飞机在起飞过程中发动机输出的推力只要满足机翼产生足够的升力即可顺利起飞。而火箭在起飞过程中,一级火箭包括助推器产生的推力要大于火箭自身的重量才能成功起飞离地。 同时因为火箭从点火到航天载荷顺利入轨,整个飞行高度是从地面零米的高度一直爬升到距离地面至少350公里的高度、甚至500公里以上的高轨,那么这么长的飞行距离下火箭肯定要装备更多的燃料才能满足整个发射需求。同时因为火箭发射过程中会消耗大量的燃料,所以火箭要装载更多的燃料,而装载更多的燃料又使得火箭因为自身重量更大需要产生更大的推力来满足起飞加速需求,所以整个火箭中绝大多数重量基本都是燃料的重量。 第二点、火箭在起飞点火的过程中,除了要产生足够的推力克服重力使得火箭顺利升空外,还要不断加速来提升火箭的飞行速度,并最终通过多级串联的方式,使得末级入轨火箭的飞行速度达到或者接近第一宇宙速度,从而实现发射入轨成功。那么这个时候就要引入一个专业参数---比冲,比冲指的是火箭燃料在产生推力的同时所体现速度增量值,同时因为不同类型的火箭燃料比冲不同,完成同样高的轨道、同样重的发射载荷所消耗的燃料重量也不一样。 比如在已知所有液体燃料中,液氢液氧的燃料比冲是最高的,可以达到450秒以上,带来的速度增量是巨大的,但是液氢液氧燃料的价格也最高,所以不太适合大规模使用。而长征五号、长征七号运载火箭使用的液氧煤油虽然价格便宜一些,但是比冲却只有360秒左右,而且煤油在燃烧过程中很容易结焦堵塞,所以现阶段各国已开始一种能够在燃料价格和比冲之间更为平衡的“液氧甲烷燃料”研发工作,因为液氧甲烷燃料的比冲略微比液氧煤油更高一些,但是却不容易结焦。 那么对于火箭在整个发射过程中,就需要火箭发动机一直处于最大推力输出才行,这样一方面随着火箭自身飞行速度的不断提升实现了速度增量需求,另一方面随着燃料的快速消耗火箭自身的重量也在不断下降,使得火箭的速度增量同样在不断提升之中。但是介于火箭发动机的比冲相比达到第一宇宙速度的差值实在太大,所以就需要多级火箭的串联接力来不断提升火箭的飞行速度,到最后简单一点来说的话, 各级火箭在的速度不断叠加使得火箭的飞行速度越来越快,并最终达到入轨发射速度需求。但是火箭在整个飞行过程中,多级火箭的接力使得各级火箭需要消耗大量的燃料来达到分离时的速度需求。 所以正是因为火箭垂直起飞需要克服自身重力需求的同时,也需要不断加速使得火箭的飞行速度增量越来越大,所以对于火箭自身而言,就需要装载更多的燃料来满足这两项需求, 这也是为什么起飞重量推力上千吨的长征五号B型火箭就算是距地高度最小的近地轨道运载力也只有整个火箭起飞推力的2%原因所在。
万户火箭的燃料是什么
运载火箭是用煤油、酒精、偏二甲肼、液态氢等作为燃烧剂,而用硝酸、液态氮等提供的氧化剂帮助燃烧的,人们习惯上把燃烧剂和氧化剂通称为火箭发动机的燃料或推进剂.
从物理形态上讲,火箭发动机使用的推进剂有两种形式,一种是液态物质,另一种是固态物质。
燃烧剂和氧化剂都是呈液体形态的发动机则称为液体燃料发动机,或称为液体火箭发动机;
两者都是呈固体状态,则称为固体燃料火箭发动机或固体火箭发动机。
如果在两种燃料中,一种为固体,一种为液体,则称为固-液火箭发动机或直接称其物质名称的火箭发动机,如,氢氧火箭发动机。
由于固态燃烧剂产生的能量比液体燃烧剂发出的能量高,所以,目前研制的火箭发动机多是固-液火箭发动机,两种燃料相遇燃烧,形成高温高压气体,气体从喷口喷出,产生巨大推力而把运载火箭送上了太空。
火箭燃料发展历史按火箭的第一级燃料分代为4代
第1代不说了
第2代
燃料:偏二甲肼。氧化剂是4氧化2氮。特点:技术成熟,价格低廉,但是有剧毒
代表:美国“大力神”,苏联的“质子”,欧洲“阿里安4”,我们中国长征2,3,4.
第3代
燃料:煤油,氧化剂是液态氧。
特点:无毒,性能高,燃料密度高,火箭直径比较小,技术成熟,价格低廉
代表:美国“土星”(登月用),苏联“联盟”,我国新一代大推力运载火箭即用液氧煤油发动机。
第4代
燃料:液态氢。氧化剂是液态氧 特点:无毒,性能奇高。氢氧发动机技术门槛高
此种发动机技术美国,欧洲比较成熟。我国的长征三号第三极发动机就是液氢液氧发动机
目前发射运载火箭时的燃料和氧化剂,主要有:
液氢液氧。氢是所有元素中最活泼的,要控制好液氢燃烧的难度极高。所以液态氢一般不作为第一、二级火箭的燃料来使用,避免低空发射时爆炸的事故。多用作高空航行中高能末级火箭推进剂。
液体燃烧剂常用“肼”(H2NNH2)。肼是一类含氮的化合物,是一种有毒、有腐蚀性的油状液体。运载火箭的第一、第二级燃料多数用偏二甲肼和四氧化二氮的“二元推进剂”。但偏二甲肼毒性较大,损害人体的肝脏。尤其是四氧化二氮/偏二甲肼的燃烧产物,对人体损害更大,并严重污染环境,在灌注操作中非常危险。另外偏二甲肼有腐蚀性,一旦错过了火箭发射的“气象时间窗”一段时间后,就必须更换火箭箭体。偏二甲肼也是目前世界上最普遍使用的火箭燃料。
固体火箭发动机是使用固体推进剂的化学火箭发动机。固体推进剂有聚氨酯、聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等。固体火箭发动机与液体火箭发动机相比较,具有结构简单,推进剂密度大,推进剂可以储存在燃烧到中常备待用和操纵方便可靠等优点。缺点是“比冲”小(也叫比推力,是发动机推力与每秒消耗推进剂重量的比值,单位为秒)。固体火箭发动机比冲在250~300秒,工作时间短,加速度大导致推力不易控制,重复起动困难,从而不利于载人飞行。
固体火箭发动机主要用作火箭弹、导弹和探空火箭的发动机,以及航天器发射和飞机起飞的助推发动机。
我国正在研制新一代无污染、大推力火箭发动机:120吨推力液氧煤油常温发动机和50吨推力液氢液氧低温发动机。120吨液氧煤油发动机具有推力大,比冲高的特点;50吨液氢液氧发动机具有无污染、高性能的优点。
用新型燃料的火箭发动机具有明显的优点。首先,煤油作为常温推进剂,使用极为方便、安全性好,而甲烷、丙烷、液氢是低温推进剂,不好贮存,运输、加注和操作都不方便,泄漏后易起火爆炸;其次,煤油价格便宜,每千克煤油的价格只有偏二甲肼的1/30,可以较大幅度地降低发动机的研制成本和运载火箭的发射费用。发射一颗20吨重的低轨道卫星,如用四氧化二氮/偏二甲肼组成的二级半方案,推进剂费需3000万元,而用全液氧/煤油方案只需100万元;第三,液氧/煤油组合密度比冲高,是理想的助推级发动机燃料;第四,我国煤油丰富、贮量极大,可满足长远的需要;最后,使用液氧/煤油发动机可完全消除四氧化二氮/偏二甲胼有毒且污染环境的严重不足。
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