小白提問 乙炔可以作為火箭燃料麼?

時間 2021-05-29 22:44:53

1樓:

建議去找一本書

《液體火箭燃料的歷史和基本問題》

看一看,你會發現很多你想到和沒想到的燃料,上世紀的時候美中國人和蘇聯人都折騰過,沒有應用是有其原因的……

2樓:129

先說結論 : 理論上可以,實際工程應用上沒有價值。

首先,工程歷史上每種燃料的應用都是有原因的。

按照時間線說吧,最早的液體火箭發動機用的是乙醇-液氧,這個組合單就工程角度其實不佔優勢可以說是兼具了乙醇的低比衝和液氧的難以長時間儲存的特性,之所以選用他並不是說他有多好。反倒更多的是因為納粹石油資源緊張,後期汽油缺到截擊機部隊都不夠用的,而酒精可以用土豆甚至原木製造,這些材料德占區並不少見。所以戰後原料充足後基本上就沒人用了。

再說液氧-煤油吧,這玩意的好處燃料密度比較大,不會像氫氣那麼輕,要很大的罐子。而且煤油常溫儲存就好,不用保溫也沒有腐蝕性。使用的時候推力也很大,雖然比衝低了些,不過用在一級火箭上這也不是什麼大問題。

然後就有了美國的F-1(阿波羅計畫)和蘇聯(俄羅斯)的RD170。基於這些原因,主流運載火箭一級大都是液煤機(太空梭的SSME:你說撒?

)然後就是氫氧機,氫氧的優勢題主自己也說了。用在航天方面就是高比衝,而且不含碳元素,燃燒也非常充分,有利於發動機復用。但缺點也不少,①氫氧機的推力目前都不大,(太空梭上的SSME推力嚴重不足,不得不裝了兩個SRB,直接為挑戰者號的失事買了伏筆。

)。②就是氫氣密度太小了,所以會需要乙個很大的燃料箱(看看太空梭的橘黃色大橙罐,看著不小其實沒多重)。③就是氫氣需要的低溫太低了,帶來的問題一是要很重的隔熱保溫材料,二是太空裡面很難長時間存放。

小分子滲透和氫脆加劇了這個現象。也就阿波羅計畫因為離得近,時間也短,多帶點揮發的也能接受。(PS:

不得不提一句,阿波羅飛船的燃料沉底操作就是靠氫氣揮發來的……)。

這些原因導致氫氧機的優勢很大程度被抵消了,目前很多單位轉換為了甲烷液氧的方向,繼承了氫氧機高比衝,充分燃燒的優點。同時碳元素的存在也讓燃料密度有所增加,不會像氫氣一樣拖個辣麼大的罐子。同時甲烷沸點比氫氣高得多,也沒有氫氣那麼苛刻。

再加上燃燒充分易於復用和很多火星上有二氧化碳,通過化學反應可製備甲烷的優勢,目前業界很看好液氧甲烷。

(not End)

再補充下乙炔氧氣的缺點吧,其實前面說了這麼多也就發現。

首先乙炔本身並不好儲存,實驗室都是用電石現用現制的,這玩意的化學性質(自己分解你敢信)非常不穩定,根本不可能拿來當火箭燃料的。

其次,這玩意燃燒並不穩定,火箭的燃燒室內都是貧氧燃燒(關於燃燒室內的情況其實很複雜,就不在這展開了。只要知道是貧氧燃燒就夠了),這玩意不充分燃燒時產生的碳顆粒對引擎系統的穩定工作是很大的威脅(煤油也有這個問題,後果就是可復用的SpaceX上的梅林引擎不得不放棄高效但複雜的迴圈而使用相對簡單的迴圈。不過乙炔積碳更嚴重。

)最後就是其實這玩意比衝並不高,再加上種種缺點。所以壓根就沒人考慮過把他當火箭燃料的組合了→_→

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