但是液体火箭发动机的燃料灌装和存储困难、技术要求高、同时使用风险很大,液体燃料经常伴随着高挥发性和毒性,像我国发射卫星使用的“长征”运载火箭主要使用偏二甲肼为燃料,这就是一种集挥发性和剧毒为一体的燃料,同时,液体火箭的体积也很大,转移和机动都很困难。
固体火箭发动机是目前小型火箭、火箭炮弹药、多数军用导弹的主流动力源,其燃料易于工业制成,同时便于存储和运输,基本没有挥发性和借助空气传播的毒性,所以安全性比较好,而且寿命很长,能够存储十多年,而液体燃料最多三个月就会变质。
但是固体火箭发动机的燃烧比冲较小、燃烧延续时间较短、同时整体的燃料质量很大、又受到固体燃料燃烧性质的影响,所以用途受到限制。
为什么民营企业初始航天发射都采用固体发动机?
2018年年底,腾讯科技曾对蓝箭航天张昌武进行过专访,正好也问到了这个问题。他表示,对于民营企业来讲,把火箭制造出来仍然是一件很有挑战的事情。研发火箭的保障措施:包括供应体系,测试体系,都需要慢慢建立。如何把社会资源利用起来,把供应链条打通,这也是一个有挑战的事情,或者说这本身比我们的火箭设计更具挑战。从技术上来讲,固体火箭的研制周期比液体火箭要短,可靠性要好,但未来的大方向还是研制液体火箭。
据悉,蓝箭正在研制80吨推力的液氧甲烷的“天鹊”液体火箭发动机。本月19日和21日,该公司的“天鹊”液氧甲烷发动机100%推力100秒试车成功。星际荣耀的15吨级液氧/甲烷变推力火箭发动机——焦点一号也已经完成了整机200秒长程试车。
如何用肉眼区别固体火箭和液体火箭?
不同燃料的发动机尾焰各不相同,但总体来讲液体火箭发动机尾焰较轻,固体火箭发动机通常浓烟滚滚。这一点可以从过去航天飞机发射的时候明显看得出来。
我们来简单了解一下航天飞机的结构:航天飞机两侧捆绑的是固体火箭助推器,航天飞机本身在尾部有3个液氢液氧发动机,航天飞机腹部有一个巨大的外挂燃料箱,里面盛放的是液氢和液氧。航天飞机发动时,固体推推器的滚滚浓烟完全把氢氧发动机纤弱的尾焰完全掩盖掉!