导弹一般使用什么燃料?为什么?

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大多数的导弹采用火箭发动机,其燃料一般分为固体和液体两种。

目前固体燃料使用范围最广,很多战术导弹如反坦克导弹、防空导弹、中近程反舰导弹、中近程地对地导弹都采用固体燃料发动机。

固体推进剂有聚氨酯、聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等。使用固体燃料的优点在于可提前加注成型,便于运输、储藏,发射前准备时间短。

液体燃料由氧化剂和燃烧剂构成,常用的液体氧化剂有液态氧、四氧化二氮等,燃烧剂由液氢、偏二甲肼、煤油等。液体火箭发动机的优点是比冲高(250~500秒),推力范围大(单台推力在1克力~700吨力)、能反复起动、能控制推力大小、工作时间较长等,适合洲际弹道导弹和重型运载火箭。

但是液体燃料贮存运输不便,有害物质易造成污染,有些需要发射前加注,准备时间较长。



另外现在比较先进的巡航导弹或者远程反舰导弹采用小型涡扇发动机,也是用液体燃料驱动。但一般是高密度烃类燃料,包括多环高密度烃类燃料、高张力烃类燃料以及添加高能物质等。如美国战斧巡航导弹使用RJ-4,其化学结构是四氢甲基环戊二烯二聚体,这类燃料虽是液体,但是在生产导弹时已封装进弹体,可长期保存,不必发射前临时加注。


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图注:使用液体燃料的火箭发动机结构示意图

现在的导弹,要么是火箭类发动机,要么是航空类发动机,发动机的类型不同,燃料当然也是不同的。

火箭类发动机,就是自带燃料和氧化剂,不依靠空气,可以在真空中工作。

航空类发动机,只带燃料,不带氧化剂,所需要的氧气主要是在大气中工作,工作过程中不断地吸取空气中的氧气作为氧化剂。

以火箭发动机为例,早期都是用液体燃料,即以液氧为氧化剂,以酒精为燃料。

液体燃料,有其缺点。譬如,氧化剂液氧需要低温环境以确保其液态存在,平时都是存储在专业设备内,只有在导弹需要发射时,才临时进行加注,而且,加注后,必须在一个很短的时间差内及时将导弹发射出去,否则的话,导弹因为隔温设计有限,导弹内的液氧很容易气化。

后来,经过技术改进,出现了所谓可贮存液体推进剂,气化挥发温度变高,基本上超过摄氏50度,液体推进剂在加注后,在导弹内可以存放3~6个月,不会影响导弹正常发射。

当然,对于火箭发动机来说,最好的燃料还要属固体燃料。上世纪70年代,火箭固体推进剂技术发展成熟,它一次性装配在导弹发动机内,基本上可以保证数年甚至更长时间的可靠性,比起液体燃料来说综合性能提高了一大步。

以导弹航空发动机为例,主要是燃气涡轮喷气发动机,或者是冲压喷气发动机,使用的燃料主要是航空煤油。


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