火箭的动力—威力无比的推进剂

火箭现已成为当今世界科学技术高度发达的重要标志。它可以冲云破雾，把各种航天器，如人造地球卫星，载人飞船等，送出大气层，使人类活动越出了地球，进入广阔的宇宙空间。火箭之所以能成为升入太空的“大力士”，关键在于火箭中装有特殊的火箭推进剂。现在火箭有许多种，如按燃料分有液体燃料火箭和固体燃料火箭；按结构级数分，有单级火箭和多级火箭；按用途分有运载火箭、探空火箭、防雹火箭、火箭弹等。火箭的飞行器装上战斗部件，就成了一般火箭弹；如果再装上能导向目标的制导系统就叫做导弹。火箭推进剂包括氧化剂和燃料两部分。如果氧化剂和燃料是两种独立物质，只在燃烧过程中才混合起来，这种推进剂叫双组分推进剂；如果氧化剂和燃料是紧密联合在一起或是同一物质的组成部分，这种推进剂叫做单组分推进剂。通常衡量推进剂的标准是比冲。比冲是每磅推进剂在每秒钟内发生出来的 冲 力 磅 数 。 一 些 典 型 推 进 剂 和 它 们 的 比 冲 如 下 表 所 示 ： 一种高能燃料必须有高的燃烧热，低的蒸汽压，良好的热稳定性，高的密度和高的焰速。另外，生产制造、运输和贮存过程中能够保证安全。只有低分子量的燃料才能满足高能燃料的这些要求条件。因此，作为燃料组元的元素的选择是有限的，主要是周期表中在硅以前的元素，最常用的燃料组元是碳、氢、氧、氮等。现在，世界上最大的液体火箭是美国制造的运载阿波罗飞船的“土星 5号”三级火箭。火箭总长110.6米，第一级直径10.5米，起飞重量为2840吨。第一级所用燃料是煤油和液氧，第二、三级采用液氢与液氧为燃料。液体火箭最大优点是燃料比较便宜，容易控制。最大缺点是比冲较低，所消耗的燃料较多。
     为了克服这些弱点，原苏联首先研制成固体火箭。1957年10月4日苏联发射的第一颗人造卫星，就是用固体火箭发射的。固体火箭能量密度比液体火箭大，但一俟点火就难以控制，而且制造工艺也相当复杂，保存和运输条件也相当苛刻。科学家们结合液、固火箭的优点，后来又研制出“固—液混合火箭”。我国研制的东风—4 第一枚多级导弹，使用的是液体燃料，研制的M—9短程弹道导弹，使用的是固体燃料。所有这些化学火箭，成为人类遨游苍穹的彩桥。不久的将来，在火箭发动机中可能使用核动力，这将会提供比现有推进剂推力大好几个数量级的新的推进剂，火箭的威力也将会大大提高。