PDF《新型绿色液体推进剂研究进展》

3 种单组元液体推进剂的性能 Table

2 Perfo rm ance of three monop ropellants 单组元推进剂 Isp s tc ℃ Θ (g・cm -

3 ) LM P2101 242.

0 1

700 1.

42 HAN 甘氨酸 26% 水200.

1 1

100 1.

33 无水肼(溶解60% 氨) 232.

5 920 1.

00 从表

2 可以看出, LM P2101 的比冲高于HAN 基单组元推进剂, 与无水肼相当, 但密度比冲远高于 无水肼, 这对于小卫星特别重要.瑞典空间公司用 1N 发动机对LM P2101 推进剂进行了

10 次点火试 验和4 次再启动试验, 结果表明, 发动机脉冲工作能 力可与无水肼发动机相媲美, 产生清洁燃气(50% 水 蒸气、 30% 氮气和20% 二氧化碳). 但LM P2101 具有 以下缺点: (1) 燃烧温度较高, 增大推进剂含水量可 降低燃烧温度, 但会降低性能. (2) 预热温度

300 ~

450 ℃, 比无水肼高, 不能冷启动. 在ADN、 水和燃料三元混合物中, 可供选择的 燃料很多. 由于燃料的选择影响ADN 在水和燃料混 合物中的溶解度, 所以必须研究每种燃料在给定温 度下对ADN 溶解度的影响, 进行ADN 基推进剂配 方试验, 测试其特性, 并进行点火和燃烧性能研究.

5 5 第29 卷第4 期贺芳, 方涛, 李亚裕, 等: 新型绿色液体推进剂研究进展 ? 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

2 新型绿色双组元推进剂 2.

1 过氧化氢基双组元液体推进剂 过氧化氢是一种环境友好的液体推进剂, 其分 解放出氧气和水, 既可用作氧化剂又可用作单组元 推进剂. 当作为氧化剂使用时, 与之匹配的燃料选择 比较广泛, 如肼类、 醇类、 烃类、 有机胺类等. 高浓度过氧化氢与醇类或 非致癌自燃燃料 C I N CH 配对, 是两种最有希望的末修级绿色推进剂 组合[12213 ] . 2. 1.

1 过氧化氢 醇类双组元液体推进剂 过氧化氢 醇类双组元推进剂的研究以美国海 军空战中心 (NAW C) 为代表, 目标是用于 海军导 弹防御系统 (DA CS).美国海军空战中心研制了代 号为 block0 的甲醇基燃料以及代号为 block1 的丁 醇基燃料, 使用被称为 SSR 的环状化合物作为添加 剂, 用锰基化合物作为催化剂.发动机试验结果表 明: 高浓度过氧化氢 醇基推进剂比冲是常规推进剂 比冲的93% , 密度比冲的102% [14 ] .过氧化氢 醇类 燃料的性能见表3. 表3 过氧化氢 醇类燃料比冲比较[15] Table

3 Comparison of specific i mpulse of hydrogen peroxide alcoho l fuels 氧化剂 燃料 质量比 I sp s 密度比冲 (g・s・cm -

3 ) tc ℃ N TO 甲基肼 2.

10 313.

0 372.

2 3

044 98%H 2O

2 乙醇 3.

79 288.

9 367.

7 2

491 98%H 2O

2 甲醇 2.

81 284.

3 353.

9 2

412 98%H 2O

2 12丙醇 4.

29 291.

2 374.

9 2

528 98%H 2O

2 22丙醇 4.

30 290.

6 372.

8 2

520 98%H 2O

2 12丁醇 4.

60 292.

4 378.

6 2

547 98%H 2O

2 22丁醇 4.

61 291.

9 377.

9 2

541 98%H2O

2 叔丁基醇 4.

62 291.

0 375.

8 2

534 注: 燃烧室压力为 500Pa, 面积比为 10, 添加质量分数 20%M nO ・4H2O. 中国航天液体推进剂研究中心对过氧化氢 醇 类双组元推进剂进行了较为深入的研究, 找到了合 适的添加剂和催化剂, 通过热力学计算、 点火延滞期 的测定、 物化性能测定、 稳定性试验、 发动机点火试 验等确定了过氧化氢 丁醇配方.试验表明, 过氧化 氢丁醇配方具有自燃特性, 其点火延滞期短(17m s) , 具有廉价、 环保、 高能、 低冰点(-