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| 2010/11/29 19:24:45瀏覽5519｜回應0｜推薦1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
【承上集】【火箭（上）】 可變比沖磁電漿體火箭
VASIMR 發動機的工作原理與蒸汽機有相似之處，第一級承擔類似於沸水生成蒸汽的任務。射頻發生器會使用無線電波不斷加熱氣體（如氫、氬、氖等），直至電子『汽化』生成等離子體（一種使電子不再受限於原子核的物態）。然後接下來火箭第二級會以一百萬度加熱離子，這一溫度相當於太陽中心的溫度。在強磁場下，比如超導磁體產生的磁場，離子會以固定頻率旋轉，VASIMR 離子發動機就充分利用這一原理達到了目的。隨後，射頻發生器轉換為同樣的頻率，向離子中噴射額外的能量。 再透過磁場將超高溫等離子體加速到每小時 18 萬公里的速度噴射到發動機後面（光速：299,792,458 m / s），令其在反方向產生推力。 2012 年，Ad Astra 的 VASIMR 原型（使用太陽能發電，而不是核能）將被帶到國際空間站，一名宇航員將在太空行走中安裝這台 200 千瓦的發動機。如果一切順利，用 5 牛頓的推力，就能讓國際空間站實現變軌。試驗成功與否，將暗示著 VASIMR 能否為NASA畫出下一個十年計劃的美好前景。輕鬆將人員或貨物送上月球，或者火星。 然而，如果想要在 39 天內到達火星，那麼 VASIMR 發動機的動力必須達到太陽能動力的 1000 倍。為此，VASIMR 發動機便需要安裝核反應堆。所以 VASIMR 是屬於電力驅動的火箭引擎，只適合在太空中運行。而 2003 年 5 月 9 日，日本所發射隼號太空船，所使用的就是類似這種的離子引擎。 網友 YST 在他的 『快評 X-37B』一文說道：『太陽能只能供應電力（Power），不能供應動力（Propulsion）。任何航天器只要進入軌道航行幾年都沒有問題，跟有沒有電力供應無關，電力供應只跟通訊和感應器的運作有關。但是航天器如果要保持正確的軌道和姿態就需要燃燒燃料來獲得動力，變軌更需要燃燒燃料來獲得動力。YST 要強調的是，只有燃燒燃料才能獲得動力，在太空中電力是不可能轉換成動力的。所以太陽能電池不可能成為動力的來源，這是科學。』這簡直是在胡扯，一個受過基礎物理教育的人都知道能量的形式可以互相轉變的，我們可以從動能中獲得電能（例如水力發電），當然也可以從電能中獲得動能（VASIMR 發動機就是最好的例子）。YST 口口聲聲說他自己受過嚴格科學訓練，但卻屢屢犯這種底淺的錯誤，實在令人不敢領教！ 吸氣式火箭
（內容摘自 『Hudong 互動百科 -- 吸氣式火箭』） 吸氣式火箭發動機又稱火箭基組合循環發動機，這種發動機和噴氣發動機非常類似。 在噴氣發動機中，首先由壓縮機吸入空氣。然後發動機對其進行壓縮，並將其與燃料混合燃燒。燃燒後產生急劇膨脹的氣體，從而提供助推力最大飛行速度只有 3 到 4 馬赫，如果速度更高，則發動機部件將會過熱。 在超音速沖壓式噴氣發動機中，空氣由進氣口進入發動機。空氣將在飛行器中減速並被壓縮。形成的超音速氣流再與燃料混合併燃燒。但是，噴氣引擎的不足之處在於它只適用於相對較低的速度。而在高超音速條件下，也就是大於等於 5 倍的音速條件下，被減速的空氣溫度太高，無法用於燃料的燃燒。解決這一問題，流行的做法就是使用超音速沖壓噴射裝置。這種裝置不會讓空氣減速太多，相反卻可以迅速地將高速流動的空氣與燃料相混合從而產生推進力。但是，超音速沖壓噴射裝置也只適用於 5 馬赫以上的速度。這意味著，必須要有另外其他的系統來推動飛機達到高超音速。 吸氣式引擎就像一台常規火箭發動機，只是當飛行速度超過一定值（大約在 2 馬赫到 3 馬赫之間）時，它能夠使燃料與大氣層中的空氣發生進一步氧化，並且速度可以達到10 馬赫，而該火箭將在大約一半航程中吸入氧氣來燃燒燃料。這樣做的好處是：宇宙飛船不必攜帶像傳統宇宙飛船那麼多的氧氣，從而降低發射成本。當宇宙飛船的速度達到聲速的 10 倍以後，它將重新變為由常規火箭推進的系統，直至進入預定軌道。 吸氣式火箭的效率雖高，但還無法提供飛船起飛所需的助推力。針對這個問題，目前 NASA可慮使用渦輪噴氣發動機或吸氣增強式火箭（Air-Augmented Rocket）來執行發射任務。另外，NASA 正在制訂利用磁懸浮軌來發射吸氣式火箭的計劃。借助於磁懸浮軌道，飛行器將在升空前獲得最高 960 公里/小時的速度。 目前，最先進的超高音速吸氣式引擎體型很小，很適合作為火箭推進系統。歷史上，飛行最快、體型最長的吸氣式模式超高音速飛機是美國宇航局的 X-43。X-43 超高音速飛機大約長為 5 米，在 2004 年分別以 7 馬赫和 10 馬赫的速度試飛過兩次，每次大約持續時間為10秒鐘。2009 年下半年，這一記錄將可能發生變化。美國空軍計劃試飛 X-51。採用 B-52 轟炸機將其送到 15 公里的高空。預計飛行速度將達 6 馬赫，持續時間大約4 到 5 分鐘。美國宇航局的技術專家相信，如果卸掉火箭的液態氧化劑，就能很地容易降低航天飛機的發射重量，因為這樣做可以使航天飛機重量立刻降到約 141 萬公斤。雖然減重後的航天飛機仍然很重，但已經可以大大降低將航天飛機發射至軌道所需的成本了。 吸氣式火箭發動機最有可能使用的燃料是液氫或烴類燃料。 事實上在上述的文字描述中，產生了一個疑問，那就是在吸氣的過程中，這款引擎到底能夠儲備多少氧氣？我們在 X-43 的設計圖紙上似乎沒有看見氧氣儲存槽這樣的設備，同時如果是儲存的是壓縮氧氣，在引擎切換成火箭模式時似乎不能夠維持 4 到 5 分鐘的燃燒時間，但若是儲存的液氧，那麼巨大液氧壓縮裝置 X-43 又怎能放的下（請參考附註 -- 液氧）？況且大氣品質的 99％ 都集中在海平面以上的 30 公里內，距離一般衛星軌道 120 公里以上的高空，還有一大段距離。所以這種引擎的真實實用性，非常值得懷疑！？當然這只是我的一個疑問，設想可能不是很周全？如果有哪位高人肯指點一下，我將感激不盡！ 噴管
我在『螺旋槳飛機的臆想（續）』一文中曾經提到，噴射引擎獲得推力的地方是在噴管而不是燃燒室，同樣的道理在火箭也是一樣，因此噴管喉徑、出口錐構型和長度參數決定了噴管的膨脹比（或稱擴張比，指噴口截面積與喉部截面積之比），直接影響到發動機的性能。最理想的狀況是，當噴口處的噴流壓力（噴管越長，噴口處噴流壓力越低）與外部大氣壓力相等時，可得到最佳性能（最大推力），這稱為噴管完全膨脹。實際上，由於大氣壓力隨高度上升而降低，一個固定幾何形狀的噴管只能在某個特定高度獲得最佳性能。當噴流壓力小於外部大氣壓力時（低空），噴流受擠壓與出口處部分噴管內壁分離，使該部分內壁對推力沒有貢獻，意即低空時可用較短的大口徑噴管；當噴流壓力大於外部大氣壓力時（高空），出口處噴流往外擴散而不能作用於噴管內壁，同樣導致損失能量，亦即高空時要用更長噴管以減低能量損失。因此，地面啟動的一級發動機往往使用較短的噴管，而二、三級發動機可以使用延伸噴管提高膨脹比以改善發動機效能。 與液體發動機使用的冷卻噴管不同，固體火箭發動機使用的是燒蝕噴管。噴管工作環境都是高溫高壓，特別是喉襯要耐受攝氏2500 至 3000 度高速氣流沖刷。噴管入口段和喉襯使用耐高溫燒蝕材料；出口錐由多層材料製造，內壁使用耐燒蝕材料，外殼是出口錐的承力結構件，外殼與內壁之間為隔熱層，使用膠粘劑對內壁外殼和隔熱層進行粘貼固化，至關重要的還有防熱環（O形密封圈）結構。
早期的固體發動機噴管是多段多層多種材料構成的積木式噴管，喉襯採用金屬（如鎢合金）和熱解石墨燒蝕材料，承力構件使用鋼或鋁合金，非常笨重。80年代以後隨著複合材料技術的迅猛發展，已趨向使用碳基複合材料作為噴管的結構和功能材料，入口段與喉襯可採用整體式三向或四向碳/碳編織物作為很高熱流條件下的耐燒蝕材料，出口錐及延伸噴管內壁可用碳/酚醛複合材料作為較高熱流條件下的耐燒蝕材料，承力結構件可使用碳纖維增強複合材料。由於碳/碳複合材料具有重量輕、耐高溫、強度大、耐燒蝕、抗震動等眾多優點，發展的趨向將是使用碳/碳材料作為噴管的結構/功能一體化材料，製造出全碳/碳噴管 「三叉戟C4」發動機噴管喉襯為熱解石墨，外殼為鋁合金；出口錐結構件為石墨/環氧材料，內壁燒蝕層為碳布/酚醛。「三叉戟D5」喉襯均為整體式三向碳/碳編織物，出口錐為碳/酚醛；第二級採用了延伸噴管，延伸錐為碳/碳材料。「和平衛士」MX第一級噴管採用整體式三向碳/碳材料；第二級的入口段和喉襯為三向碳/碳編織物整體構件，由包覆碳/酚醛絕熱層的鋼構件支撐；出口錐燒蝕層為碳/酚醛帶；第三級噴管的主承力結構為鋁合金，入口段由石墨/酚醛布製成，喉襯為整體式三向碳/碳編織物，出口錐燒蝕層為碳/酚醛帶；二、三級採用了延伸噴管，延伸錐為三向碳/碳材料。「侏儒」則採用了三向全碳/碳噴管。 據公開資料，我國固體發動機噴管喉襯材料基本與國外水平同步，已經掌握延伸噴管技術，但大型噴管擴張段/延伸段結構件材料目前主要採用採用碳/酚醛燒蝕層、高硅氧/酚醛纏繞隔熱層及玻璃纖維/環氧纏繞結構層，耐溫性與剛度較低，結構重量較大；擴張段和防熱環技術與國外還有相當差距。 推力矢量控制系統用於改變推力方向，以獲得控制力矩使導彈作俯仰、偏航或滾轉運動，這樣導彈就能按預定軌道飛行。依照機構上的區分可分成固定噴管與擺動噴管兩種。 固定噴管的推力矢量控制系統又可以分成機械噴流偏轉裝置，如使用燃氣舵，但缺點是增加結構重量，損失性能。如『白楊』（SS-25）的一級採用單個固定式潛入噴管，使用燃氣舵與格柵翼、穩定翼一起進行推力矢量控制。另一種則是採二次噴射，將液體燃料或燃氣發生器產生的燃氣或惰性氣體通過發動機噴管擴散段內壁的噴注孔以一定角度噴射到高速排出的燃氣流中，使其在噴管內形成斜激波，由於壓力的不平衡使燃氣流發生偏轉，從而產生控制力矩。不過這種方式產生控制力矩較小且會降低發動機的性能，一般用於固體發動機的二、三級。而 SS-25 和民兵 3 的二、三級和我國的巨浪-1 的第二級發動機就採取液體二次噴射技術。 擺動噴管的推力矢量控制系統的關鍵在於固定部分與活動部分的密封技術和傳動連接機構。可區分成雙向擺動噴管與全軸擺動噴管。雙向擺動噴管可以在一個平面內作雙向擺動一定角度，也可以在兩個互相垂直的平面內擺動。一般使用 4 個噴管實現俯仰、偏航和滾轉控制。民兵 3 的一級發動機有 4 個噴管，每個都可以在兩個互相垂直的平面內擺動 8 度，交叉相對的兩個同向擺動時即可實施俯仰或偏航，反向擺動時實施滾轉。巨浪-1 潛射導彈的一級發動機也使用了 4 個擺動噴管，推力矢量控制應該與民兵 3 類似。而全軸擺動噴管則是繞導彈中軸線做全向擺動。現代先進的戰略導彈基本上都使用單個潛入式全軸柔性擺動噴管，如白楊-M（SS-27），MX，三叉戟 C4/D5，侏儒，M4/M45/M51，我國也已經掌握大型固體火箭發動機單個潛入式全軸擺動柔性噴管技術。
如圖所示，這是波音/洛克達因公司代號 XRS-2200 的氫氧線性氣動塞式噴管發動機可為X-33 試驗火箭提供 2223 千牛的推力。與普通火箭發動機最大的不同是呈 V 字型佈局，渦輪泵要成組安裝於 V 型體的空心部分。渦輪泵要把推進劑送到沿氣塞斜面的頂邊緣安裝的斜推力元 燃燒室內。採用雙氣塞式發動機配置，兩個相鄰斜面的每側有 20 個推力元，每個推力元可產生 55.6 千牛的推力。 在普通發動機的鍾形噴管中，高溫燃氣是沿噴管內表面膨脹，而氣塞式發動機利用氣塞斜面在一側限制排氣流，另一側則實際上是由開放大氣的流動來限制。這使得這種發動機比鍾形噴管發動機緊湊得多，與箭體結構的整體性也好得多，而且在各種飛行高度上都能以最佳膨脹比工作，大大提高了工作效率。另外，由於這種發動機有多個推力元，可由計算機和宇航電子設備控制改變流量，因此不必使用非常笨重的機械轉向機構就可完成多軸方向控制。 當然，氣塞式發動機在設計上也有一些難點，如兩個相鄰斜面在某一給定時刻有可能正在以不同的推力和溫度水平工作，因此冷卻問題不好解決等。氣塞斜面由一種銅鋁合金製成。與 SSME 一樣，氣塞式發動機也採用讓液氫燃料在斜面內的冷卻管中流動來實現冷卻。用於冷卻後液氫將進入推力元進行燃燒。不過，在 SSME 上，各冷卻管是單獨銑在噴管襯內，而在氣塞式發動機上，它們是作為一個一體式冷卻套鑄出來的。 火箭飛機
EZ-Rocket 使用液氧和酒精發動機，EZ-Rocket是XCOR航空航天公司在伯特·魯坦（Bert Rutan）設計的Long-EZ飛機的基礎上改裝成的。Long-EZ是魯坦擁有的汽車製造廠自行研製的飛機，是一款機翼固定的鴨式飛機。 火箭飛機除了 Me 263 火箭引擎式攔截機有服役過外，其餘皆均為實驗機種。而且由於所攜帶的燃料有限，很快就會用完，所以一般這些飛機依靠本身動力只能飛個數十秒，最多幾分鐘而已，並不能用作商業用途。 太空飛機
太空船二號是一部亞軌道飛機，用以攜帶太空遊客。2009 年 9 月 7 日於加洲正式向公眾宣佈。預計 2011 年經營共五架次飛機隊的載客私人太空飛行服務，票費需20萬美元。起飛時由白色騎士 2 號搭載，在 18 公里高空拋下，然後火箭助推器點火，艙內人員穿增壓服抵抗重力加速度。達到3.3倍音速後，火箭發動機關閉，太空船 2 號依靠慣性爬升至 110 公里處，然後進行自由落體。在火箭發動機關閉到再入大氣層之間大約會經歷4.5分鐘的失重狀態。
當我第一次看到 X-37B 的報導時，我覺得這玩意是美版的神風特攻隊用機，試想這玩意靠阿特拉斯 5 號火箭射到太空之後，在變軌、降速返回地球後，以超高速攻擊目標區，讓敵方無從防禦，然後勒！？任務完成後這玩意的燃料估計就用的差不多了！？難道它就不用返航嗎？除非是攻擊區附近有老美的航母可供降落。但是既然攻擊區附近有老美的航母，要這玩意又有何用？還不如直接發射導彈來的有用，況且航母的艦載飛機又不是裝飾用的！？我想不透老美發展 X-37B 有啥作用？哪位高人給指導一下吧！！ 中國的太空飛機 -- 查無具體可信資料 -- 暫缺待補。 火箭的成本 我在『電磁炮的臆想 』一文中曾經提到，用火箭當作太空載運工具其實是很划不來的！？一般而言， 發射一次運載火箭的成本包括以下幾個方面：研製、發射、測控成本等。而且，生產數量不可能像汽車一樣達到數萬輛，生產幾十枚上百枚已經相當多了，有的僅生產幾枚。無法大批量生產無疑會 大幅度增加單件的成本。美國研製的用於登月的運載火箭『土星 V』只生產了15 枚，一枚火箭的成本高達 1.85 億美元。 美國目前還在使用的『大力神 Ⅳ』運載火箭單枚成本高達 2 億多美元。運載火箭的發射成本包括推進劑、發射場的使用以及地面各類附屬設施的使用成本，當然也包括人力成本。運載火箭的測控成本主要包括遍佈在各地的測控台站、 測量船、指揮控制中心需要花費的成本。 綜合上述因素，可以看出發射一次運載火箭的成本是很高的。當然，不同類型、不同運載 能力以及不同國家的不同運載火箭的一次發射總成本也很不相同。通常小型運載火箭發射一次大約需要 2,000～3,000 萬美元，中型運載火箭發射一次大約需要 6,000～15,000 萬美元；大型運載火箭發射一次大約需要 2 億美元以上。由於各國運載火箭研製、發射和人力資源成本不同，發射同類火箭的成本也有較大差別，美國運載火箭發射成本遠遠超過中國、歐洲空間站和俄羅斯，例如『大力神 Ⅳ』火箭發射一次的總成本高達 3.5 億美元。 所以傳統的運載火箭實在太貴了，便宜一點的如美國的代爾他二型火箭約五仟萬美元，貴一點的如歐洲的阿利安五型火箭約一億兩仟萬美元，平均每磅衛星的發射成本是五仟美元。 之前日本火箭外國訂單少主要是太貴了，其造價和發射費用太高（每次發射需花費1.5 ~ 1.7 億美元），在國際商業衛星發射市場上缺乏競爭力，但是標準型 H-2A 的實際發射成本從 H-2 火箭的 1.5~1.7 億美元降到約 9,000 萬美元。2008 年，三菱重工決定大幅降低 H-2A 火箭的發射價格，從 9,000 萬美元降至 6,000～7,000 萬美元，並把從簽約到發射升空的合同完成期壓縮三分之一，以使 H-2A 火箭具備國際競爭力。2009 年 1 月 12 日，三菱重工終於與韓國簽署了用 H-2A 發射『韓國多用途衛星3』（KOMPSAT-3）的發射合同。 H-2B 重型火箭的單位質量有效載荷發射費用更低，預計發射兩顆衛星的成本約為 1.14億美元，將進一步提高經濟性。H2B 成功真正的意義就是把顆衛星的發射費用壓到 6,000 萬美元以下只有本來的 H2 的 1/2 到 1/3 。日本北海道大學和當地中小企業正在聯合研製一種小型火箭名為『CAMUI』，使用的是聚乙烯、酸化劑和液態氧，與傳統火箭燃料相比價格低廉，安全性能更佳。計劃 5 年後用它發射重約 10 公斤的小型衛星。該火箭發射費用約為 500 萬至 1,000 萬日元（1 美元約合 119 日元），僅為日本一般火箭發射費用的百分之一。 至於中國長征三號 Ｃ 的地球同步轉移軌道運載能力為 3.7 噸， 商業發射費用為 5,600 萬美元（1995年價格）。現在當然更貴。 所以從上面的描述來看，使用電磁炮作為太空載運工具（不包括載人）是一件十分划算的事情。即便是無法省去所有火箭的成本的錢，但單就省下一級推進火箭的錢就是已經相當可觀的。 中國古代的火箭武器
在中國宋、金時發射單一火箭，需由很多射手同時齊射，才會有效果。13 世紀前半葉、宋末元初之際，人們將多枚火箭放在發射筒內，用一總引火線將各個火箭的引線串聯起來；只要點燃總線，筒內所有火箭便會朝同一方向齊發，這就是集束火箭。由於火力集中，射手的戰鬥力得以大大提昇。在公元 1241 年 4 月，蒙古將領拜答兒率數萬軍隊，在波蘭境內萊格尼查（Liegnitz）附近的戰場上與波蘭及德國聯軍會戰，並發射了集束火箭。歐洲騎士雖身披鎧甲、手持長矛，但在火箭密集襲擊下，潰不成軍，蒙古軍便乘勝推進。據萊格尼查古戰場附近一間修道院內的壁畫，以及 15 世紀波蘭史家的描述，蒙古軍所用火箭的發射筒周圍繪有龍形圖案，故被稱為「中國火龍」箭。
火龍出水是早期的二級火箭，在《武備志》(1621)一書有詳細介紹。『火龍出水』放在戰船上，遇到敵船時，可點燃龍體下端的四枚一級火箭，產生的推動力會將整個龍體推進到一定距離。當一級火箭的發射藥燃盡時，便會自動點燃龍腹內的二級火箭，二級火箭從龍口噴向敵船，縱火以攻擊敵人。每枚火箭含 1.5 斤（750克）發射藥，故推力相當大。武器總重達 10 ~ 20斤（5 ~ 10公斤），在水面上可飛行 2 ~ 3里（1.308 ~ 1.962公里）。
結論 中國火箭最被人所詬病的就是載運量低，不管是使用液氫 - 液氧、還是煤油 - 液氧火箭。但是從本文提供的資料來看（齊奧爾科夫斯基火箭方程式），似乎只要加大單位時間燃料燃燒數量就可以有效增加火箭的酬載能力，例如 F1 火箭。但事實上，問題並不是像加大燃料輸送管徑，增加噴管面積那麼簡單！？關鍵在於『材料科學』。 比方說固體火箭，由於殼體直接充作燃燒室，所以殼體就必須能夠禁得住高溫、與高壓，而且還不能太重。液氫 - 液氧火箭雖然比沖值最高，但是他的工作環境卻是從 -252.8℃ 到 4,000℃ ，所以在材料的選用上必須更為嚴苛！？但是中國在這方面的技術上卻是很明顯落後於西方國家。我們用一個有趣的現象來說明中國所面臨的一個窘境！？ 嫦娥 2 號的發射有幾個亮點的地方，量測定位、變軌、近月制動等只要是與材料科學無關的技術，例如是軟體、微電子等與西方相比就豪不遜色。但是只要必須牽扯到材料的，比方說是火箭載荷，就與西方有相當的差距！？為什麼呢？這是因為軟體、微電子等可以從開源程式碼、逆向工程取得技術、可以被模仿及山寨，少數幾個人，甚至是個人就可以完成。但是材料這玩意卻是不行！？因為材料科學的發展必須配合大型實驗室，個人或民營企業根本玩不起。或者是說中國/台灣的民營企業要他們投資這種高投資，卻不見得有營收的材料科技研發項目，那是不切實際的。 所以中國現階段想要在科技上超越西方世界，就必須用國家的力量去培養『材料科學』方面的人才，建立大型先進的實驗室。我不知道中共中央對於這方面有沒有相關的發展計畫！？我只知道在台灣這方面只有幾個小實驗室，研究所在搞，屬於小打、小鬧的格局很難成為氣候！？比方說奈米碳管的硬度與金剛石相當，卻擁有良好的柔韌性，可以拉伸。強度比同體積鋼的強度高100倍，重量卻只有後者的 1/6 到 1/7。奈米碳管因而被稱『超級纖維』。置於1011 Pa的水壓下（相當於水下18000米深的壓強），由於巨大的壓力，奈米碳管被壓扁。撤去壓力後，奈米碳管像彈簧一樣立即恢復了形狀，表現出良好的韌性，同時奈米碳管的熔點是目前已知材料中最高的。所以如果中國政府能夠成立專責的研究室，專責研究奈米碳管，並且每年編列預算來支持，相信數年之後中國的航空工業必定能起決定性的影響。 附錄 比沖 比沖或比沖量是對一個推進系統的燃燒效率的描述。比沖的定義為：單位質量的推進劑所能帶來的衝量（動量的改變），單位為米/秒（m/s）或牛·秒/千克（N·s/kg），工程上習慣使用秒（s）。比衝越高代表效率越好，亦即可以用相同質量的燃料產生更多的動量。
偏二甲肼 偏二甲肼，或稱1,1-二甲基聯氨，分子式(CH3)2NNH2，英文縮寫UDMH（Unsymmetrical dimethylhydrazine），無色易燃液體。
四氧化二氮 四氧化二氮（分子式：N2O4）氮和氧的化合物，具有強烈氧化性，常被用於作為火箭推進劑組分中的氧化劑。四氧化二氮劇毒，且有腐蝕性。其分子量為 92.011，冰點-11.23 °C，沸點 21.5 °C，蒸汽壓96kPa（20 °C時）。 四氧化二氮是最重要的火箭推進劑之一。因為比較容易保持在液態，它主要用於組成可貯存液體推進劑。四氧化二氮在早期的液體燃料洲際飛彈（洲際飛彈必須能夠隨時發射，其推進劑要求可以長期貯存而不是臨時加註）中被廣泛應用，如美國的大力神式洲際飛彈。四氧化二氮可以與許多火箭燃料組成雙組元自燃推進劑：四氧化二氮/混肼、四氧化二氮/偏二甲肼、四氧化二氮/一甲基肼等。最常見的組合是四氧化二氮/偏二甲肼，蘇聯的質子號運載火箭和中國的長征二號運載火箭應用的就是這種組合。美國大力神-3運載火箭採用的是四氧化二氮/混肼50。 液氫 液氫（LH2），又稱液態氫，是由氫氣經由降溫而得到的液體。液態氫須要保存在非常低的溫度下 -252.8℃。它通常被作為火箭發射的燃料。液態氫的密度大約為 70.8千克每立方米，密度很小，所以需要很大的容器來存儲。 正常氫氣是由正氫（O-H2）兩個原子核自旋方向相同的分子，和仲氫（p-H2）兩個原子核自旋方向相反的分子組成，正、仲態的平衡組成隨溫度而變，在不同溫度下處於正、仲平衡組成狀態的氫稱為平衡氫（e-H2），液化時需在催化劑作用下使正氫迅速和接近全部地轉化為仲氫，以避免液氫貯存中正氫繼續向仲氫轉化而產生轉化熱，從而導致液氫揮發損失。液氫中含 99.79% 的仲氫和 0.21% 的正氫。 液態正常氫轉化時放出的熱量超過氣化潛熱（447kl/kg）。由於這一原因， 即使將液態正常氫貯存在一個理想絕熱的容器中，液氫同樣會發生氣化；在開始的 24 小時內，液氫大約要蒸發損失 18％，100 小時後損失將超過 40％。 不過這種自發轉化的速率是很緩慢的，為了獲得標準沸點下的平衡氫，即仲氫濃度為 99．8% 的液氫，在氫的液化過程中，必需進行數級正。仲催化轉化。 在液氫溫度下，除氦氣之外，所有其他氣體雜質均已固化，有可能堵塞液化系統管 路，尤其固氧阻塞節流部位，極易引起爆炸。 用液氫作為火箭燃料，有兩大優點：一是熱量大，燃燒 1 千克氫可放出 142 千焦的熱量，是汽油發熱量的 3 倍，煤的 5 倍。二是重量輕，1 公升液氫只有 70 克，是水重量的 1/15。同時氫氧燃燒可達很高的溫度，氫氧火焰溫度可達3000℃，足以切割和焊接金屬，而且生成水的相對分子質量小，這就造成單位沖量很大，噴氣速度快。 現在，日本科技廳航空宇宙技術研究所正進行一項新研究：這就是下一代火箭的新燃料的研究。這項研究是用脂膏狀的氫，取代傳統的液態氫。脂膏狀的氫是將 -225℃ 的液態氫進一步冷卻到 -259℃，使其形成果子露狀態，從而極大地提高氫的平均密度。脂膏狀氫與液態氫相比，脂膏狀氫可以有效地縮小燃料罐的體積，實現機體的小型輕量化，或可在同樣體積的燃料罐中投人更多的燃料。研究者認為，若在火箭的第一、第二級的發動機內使用這種脂膏狀的新燃料，可將火箭的發射能力提高1.5倍左右。 液氧 液氧（常用縮寫 LOX 或 LO2 表示）是液態的氧氣。它在太空，潛艇和氣體工業上有重要應用。液氧為淺藍色液體，並具有強順磁性。它的主要物理性質如下：通常氣壓（101.325 kPa）下密度1.141 g/cm3，液化點(-182.9622°)，凝固點 50.5 K（-222.65 °C），沸點 90.188 K（-182.96 °C）。 利用液氧容易蒸發（1 L液氧可以變成800 L的氣態氧，0 ℃，101 kPa），利用炭粉、木屑、棉花、煙煤粉等在氧氣中可以瞬間燒盡，並產生高熱和二氧化碳、水蒸氣以及未用盡的氧氣等大量氣態生成物的特性，將液氧跟以上所舉易燃物粉末混合，製成液氧炸藥。液態氧也就是化學中的純淨物，與平時用的液態氧有區別，液態氧是隨著壓力和濃度增加而顏色變深，大家都知道，平時空氣中的氧氣沒有顏色，但是氧氣隨壓力的增加，溫度的降低，其顏色就加深了。 在太空工業中，液氧是一種重要的氧化劑，通常與液氫或煤油（二者作為還原劑）搭配使用。一些最早期的彈道飛彈採用液氧作為氧化劑，如 V2（液氧-酒精）和 R-7（液氧-煤油）。在作為推進劑時，液氧能為發動機提供很高的比沖；另外，相對於另一種常見的推進劑組合四氧化二氮-偏二甲肼，液氧的幾種搭配形式清潔環保（肼類物質有劇毒）。 早期的洲際彈道飛彈也曾採用液氧，但這種配置很快被放棄了，因為液氧難於貯存，必須在發射前注入飛彈燃料箱。這導致飛彈的反應速度降低，並容易被敵方發現。美國採用了固體火箭發動機來代替使用液氧的液體發動機，而蘇聯則在其液體飛彈中使用了有毒但可貯存的?類燃料。但由於液氧及其搭配推進劑的清潔高效，現在的運載火箭仍然大量使用液氧作為氧化劑，包括太空梭的主發動機和阿麗亞娜5號的第一級主發動機。 航空煤油 航空煤油，石油產品之一。英文名稱Jet fuel No.3。是由直餾餾分、加氫裂化和加氫精製等組分及必要的添加劑調和而成的一種透明液體。主要由不同餾分的烴類化合物組成。3號噴氣燃料密度適宜，熱值高，燃燒性能好，能迅速、穩定、連續、完全燃燒，且燃燒區域小，積碳量少，不易結焦；低溫流動性好，能滿足寒冷低溫地區和高空飛行對油品流動性的要求；熱安定性和抗氧化安定性好，可以滿足超音速高空飛行的需要；潔淨度高，無機械雜質及水分等有害物質，硫含量尤其是硫醇性硫含量低，對機件腐蝕小。航空煤油是無色透明的，聞上去和普通的煤油沒什麼區別，而且不易揮發。燃點大約在300C左右，別說用打火石了，就算用明火也是點不然的！它的一些化學特性如下：
高氯酸鹽 高氯酸鹽是高氯酸形成的鹽類，含有四面體型的高氯酸根離子—ClO4?，其中氯的氧化態為+7。高氯酸鹽存在於自然界中，主要用作火箭燃料和煙火中的氧化劑和安全氣囊中的爆炸物。多數高氯酸鹽可溶於水。高氯酸的危險性一方面因為它是一種強酸，故與皮膚、眼睛或呼吸道接觸時會產生嚴重的燒傷；另一方面熱而濃的高氯酸是一種強氧化劑，很不穩定。無水高氯酸甚至在室溫下也不穩定，它會自發地分解而發生劇烈爆炸。只要一與可被氧化的物質接觸就會立即引起爆炸。 常見種類
火箭推力 火箭發動機的「力量」稱為推力。在美國，推力的單位是「推力磅數」，而在公制中則以「牛頓」為單位（4.45牛頓的推力與1磅推力相近）。1磅推力相當於使地球上質量為1磅的物體克服重力作用以保持靜止所需的推力。
參考連結 火箭結構吸氣式火箭 可變比沖磁致離子漿火箭（VAriable-Specific-Impulse Magnetoplasma Rocket, VASIMR） 天然氣火箭 火龍出水 神火飛鴉 火箭引擎 史上最強引擎 NASA測成功 首架商業太空船完成高空獨立飛行 -- 太空船二號 呼吸氧氣的火箭引擎 X-43A試驗機 最近讓中國網民嚇到挫屎的H2B+HTV 離子推進器 中國新一代運載火箭50噸級氫氧發動機長程試驗成功了 世界唯一的全氫氧發動機火箭:德爾塔4重型版 RS-68 火箭發動機 液氧煤油發動機 世界各國運載火箭的發展概況 中國新一代火箭液氧煤油發動機雙機并聯試車成功 各國氫氧發動機發展概況 世界各國運載火箭的發展概況 中國液氫—液氧火箭發動機的研製及應用 加速發展氫能，積極推進低碳能源 衝壓式噴射發動機 衝壓式噴射發動機 航空發動機－衝壓噴射發動機 超音速衝壓引擎發展 燃燒學 什麼是推進劑？ 高氯酸鹽 太空飛機：噴射機與火箭的混種 火箭方程 康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基 世界第一架火箭飛機，德國 He-176 EZ-Rocket（火箭飛機） X-飛機 X-15驗證機 美國的第一架超高音速飛機 X-43A試驗機 超音速燃燒衝壓發動機 衝壓式噴射發動機 SR-71黑鳥式偵察機 世界上飛得最高的紙飛機 神舟七號發射過程全記錄 中國火箭燃料製造基地:與劇毒和危險相伴 揭秘嫦娥發射背後功臣 最暴力的獵戶座核火箭 日本將發射風箏航太器 靠太陽能動力航行 神舟號飛行全過程 固體火箭發動機深度分析 固液混合火箭發動機 東風-5洲際彈道導彈 中國戰略彈道導彈性能 火箭發動機 開拓者系列小型運載火箭 日本隼號太空船帶回甚麼回地球? 參考影片 圖片欣賞
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