航天推進(jìn)系統(tǒng)
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航天推進(jìn)系統(tǒng) -
航天推進(jìn)系統(tǒng)
一、 按用途分類
有兩種不同用途的航天推進(jìn)系統(tǒng):
1.大推力發(fā)動(dòng)機(jī):這類發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的反作用加速度一般大于重力加速度。主要用途是使運(yùn)載工具起飛、升高,加速至所需要的宇宙速度。這種推進(jìn)系統(tǒng),工作持續(xù)的時(shí)間短(幾分鐘),有的運(yùn)載火箭發(fā)射時(shí),采用助推器加速,也需要大推力發(fā)動(dòng)機(jī),其工作時(shí)間更短。
2.小推力發(fā)動(dòng)機(jī):這類發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的反作用加速度一般小于重力加速度。主要用途是用作航天器在空間的軌道變換、軌道校正、姿態(tài)穩(wěn)定和控制、在月球和行星表面的著陸和起飛、重返大氣層和降落、以及克服失重(例如,使空間站旋轉(zhuǎn))等。這類發(fā)動(dòng)機(jī)又稱為空間發(fā)動(dòng)機(jī),多級(jí)火箭上面級(jí)以及級(jí)間分離用的發(fā)動(dòng)機(jī),也屬于空間發(fā)動(dòng)機(jī)之列。那么,空間發(fā)動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)是什么呢:
1)大多數(shù)航天任務(wù)要求空間發(fā)動(dòng)機(jī)有多次起動(dòng),這是與大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的主要差別之一。多次起動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)與相同工作時(shí)間的連續(xù)工作的發(fā)動(dòng)機(jī)相比,,可靠性要求更高,對(duì)空間環(huán)境的適應(yīng)能力要強(qiáng)。為此,推力室的點(diǎn)火是個(gè)關(guān)鍵問題,如果采用自燃推進(jìn)劑,就不需要點(diǎn)火裝置。然而,在空間的低溫壞境中,推進(jìn)劑的自燃性會(huì)受到損害;在真空環(huán)境中,起動(dòng)點(diǎn)火,可能發(fā)生推力室壓力激烈的波動(dòng),從而會(huì)給飛行制導(dǎo)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。
2)航天器常常要求空間發(fā)動(dòng)機(jī)具有在一定程度上的推力調(diào)節(jié)功能,即變推力功能,這是與大推力發(fā)動(dòng)機(jī)的另一個(gè)差別。例如!鞍⒉_”登月艙的降落發(fā)動(dòng)機(jī),需能連續(xù)地在470千克到4700千克的范圍內(nèi)改變推力,以便繞月飛行、選擇降落地點(diǎn)和降落至月面。
二、 按能源分類
按使用的能源(推進(jìn)劑)不同,分為三種類型:
1.以化學(xué)反應(yīng)為能源的化學(xué)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)
這種能量來源的原理是將化學(xué)推進(jìn)劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)所釋放出的能量轉(zhuǎn)化為推力。化學(xué)能的釋放最常見的形式是燃燒放熱。
根據(jù)這類發(fā)動(dòng)機(jī)使用推進(jìn)劑相態(tài)的不同,又可將它們分為:
1) 使用液體推進(jìn)劑的液體推進(jìn)劑火箭發(fā)動(dòng)機(jī),簡稱液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī);
2) 使用固體推進(jìn)劑的固體推進(jìn)劑火箭發(fā)動(dòng)機(jī),簡稱固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī);
3) 使用固體和液體推進(jìn)劑的固液組合型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。
2. 以核反應(yīng)為能源的核火箭發(fā)動(dòng)機(jī)
這類發(fā)動(dòng)機(jī)能量來源的原理是將核反應(yīng)釋放出的能量轉(zhuǎn)化為推力。核能的釋放是和原子內(nèi)部粒子的轉(zhuǎn)變同時(shí)發(fā)生的,核能釋放的形式有裂變、聚變、同位素衰變等多種類型,井以此分為不同的核火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。
3. 以輻射能為能源的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)
輻射是一種傳播能量的形式,這里主要是指用連續(xù)輻射的太陽能作為發(fā)動(dòng)機(jī)的能源。
從能量的觀點(diǎn)看,發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器,把來自能源的輸入轉(zhuǎn)化為噴射物質(zhì)的動(dòng)能形式的輸出,最終獲得直接反作用的推力。噴射物質(zhì)可以是固態(tài)的、液態(tài)的或是氣態(tài)的,在很高溫度下也可能是一種等離子體,即電子激發(fā)的氣體,實(shí)際上,噴射物質(zhì)經(jīng)常是上述物質(zhì)的兩種或兩種以上的組合。
以上便是對(duì)航天推進(jìn)系統(tǒng)的大體介紹。
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