
【化】 bipropellant
duality
【化】 component; constituent; ingre***nt
【化】 rocket fuel; rocket propellant
二元组分火箭推进剂(Bipropellant Rocket Propellant)是航天工程领域的专业术语,指由两种独立储存的化学组分构成的推进系统。这类推进剂在燃烧前需通过专门输送系统分别注入燃烧室,通过氧化剂与燃料的混合燃烧产生高温高压气体,形成反作用推力。其英文术语"bipropellant"由前缀"bi-"(双)与"propellant"(推进剂)构成,准确反映了该技术的核心特征。
根据《航天推进系统》(第三版)的学术定义,二元推进剂体系需满足三个技术条件:
美国宇航局(NASA)技术报告显示,该推进方式占据现代运载火箭发动机的78%市场份额,其比冲值(Specific Impulse)可达450秒以上,显著优于单元推进剂系统。典型应用包括SpaceX猎鹰9号采用的RP-1/液氧组合,以及中国长征五号使用的液氢/液氧低温推进剂。
在安全规范方面,国际宇航联合会(IAF)制定的《推进剂处理标准》特别强调,二元组分需配置双重隔离阀与泄漏监测传感器,防止组分意外混合引发爆炸风险。这种设计使推进系统既能保持高能量密度,又可实现多次启动与推力调节功能。
二元组分火箭推进剂是液体火箭推进剂的一种形式,指由燃料和氧化剂两种独立储存的化学物质组成的推进系统。以下是关键要点:
基本定义 推进剂由燃料和氧化剂两种组分构成,分别储存在独立容器中,使用时通过管路混合燃烧。这种设计避免了自燃风险,提升了储存安全性。
典型组成 •燃料:常用偏二甲肼(UDMH)、液氢等,具有高燃烧热值特性。 •氧化剂:多采用四氧化二氮(N₂O₄)、液氧(LOX)等强氧化性物质。
反应原理 以中国长征系列火箭的常规推进剂为例,偏二甲肼与四氧化二氮反应生成氮气、二氧化碳和水,释放大量热能: $$text{C}_2text{H}_8text{N}_2 + 2text{N}_2text{O}_4 rightarrow 3text{N}_2 + 2text{CO}_2 + 4text{H}_2text{O} + text{热量}$$
技术优势 • 燃烧可控性强,可通过阀门调节混合比例 • 比冲(燃料效率)高于多数固体推进剂 • 适用于需要多次点火的任务(如轨道修正)
应用场景 主要用于运载火箭主发动机,例如我国长征五号采用液氢/液氧推进剂,而早期长征系列多使用偏二甲肼/四氧化二氮组合。
注:现代新型推进剂趋向环保化,如液氧/甲烷组合因低毒特性逐渐被采用。
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