为什么火箭需要氧化剂,比如液氧?

时间:2021-11-05 09:28:39   作者:
1)大气提供氧气的速度不足以支持火箭发动机或烈性炸药等高能量系统。

F-1火箭发动机为土星5号的第一级提供动力,每秒钟消耗3945磅(1789公斤)的氧气。在海平面上,它需要每秒注入6954立方米的空气才能获得那么多的氧气。

2)由于空气的79%不是氧气,其余的物理上是需要大量氧气的高能量燃烧。

空气随着海拔的升高而变稀薄。在最初的20000英尺——仅仅是土星火箭高度的55倍,或者不到太空路程的4%——空气的密度将下降一半,可用的氧气也会随之下降。

所以,你可能会想,如果火箭不能从空气中获得足够的氧气,喷气式飞机怎么能飞呢?

说到效率,喷气式客机的引擎比太空运载火箭有巨大的优势。他们可以把大部分时间花在巡航的任何高度和速度提供了拖动和燃油经济性的最佳折衷。它们不会飞向太空,所以它们不需要加速到20马赫,也不需要爬升到氧气供应的上方。这意味着它们可以以足够慢的速度吮吸氧气,空气可以提供氧气,然后利用大量的空气来推动它们。

劳斯莱斯Trent 1000燃气涡轮涡扇发动机产生的推力为285-331千牛(64,100 - 74400磅),大约是土星F-1火箭发动机的4%。为了做到这一点,它每秒能吸收1.25吨空气(900立方米),但其中只有一小部分被压缩、与燃料混合并燃烧。剩下的就是发动机产生推力的反作用力。

为什么火箭需要氧化剂,比如液氧

这样的发动机每分钟只消耗大约15-20加仑的Jet-A发动机,为此他们需要大约400-600加仑的空气,很容易从滑流和压缩机提供。与火箭不同的是,它们的推力几乎没有来自于排气的喷射,相反,排气用来推动涡轮,涡轮反过来带动一个大风扇,在空气中向前推进。

为什么火箭需要氧化剂,比如液氧

喷气发动机在整个飞行过程中都能获得足够的氧气,而火箭则不然。喷气发动机需要空气来推动,火箭只有自己的推进剂。
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