【国外文献,翻译】SPECTRA计划 之 一种可贮存液态推进剂的实验性评估
novakon2013/07/08喷气推进 IP:广东
飞飞给我这个pdf,说是很有价值的一份资料,如果能翻译成中文就好了。

我翻译了前面的一部分,基本上都是在讲些有的没的,属于文章润色。
有兴趣有水平的同志,请一定要加入翻译的队伍,随便认领一两段也是帮啊!

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SPECTRA计划

一种可贮存液态推进剂的实验性评估

哥本哈根亚轨道[公司]

Peter Madsen
彼得.麦德森

1.0版,2012年9月11日

前言
本文旨在分析一种可贮存的液体推进剂的优缺点,同时介绍其他几种在专业航天领域大量使用的推进剂的性质并分析其存在的问题。

本文的写作动机
由于现在还是航天科技发展的黎明时期,通向太空的费用是如此之高,超过了其他任何一种人类活动。

以下内容省略。

液体推进剂
液体火箭发动机是目前世界航天项目中使用得最普遍的一种。我们可以举出成百上千种燃料与推进剂的组合,其中很多都已经经过了测试。然而,只有相对少的几种组合被大规模地使用。粗略来讲,被大范围使用的液体推进剂可分为以下三种:

常温双组份:        典型的如 N2O4/肼衍生物
需要低温保存的:        典型的如 液氧RP-1
非常低温保存,高能的:    典型的如 液氧/LH2

怎么选择呢?首先,因为哥本哈根亚轨道不是财政部,那些又贵又难搞的燃料肯定要否决掉。其次,我们更看重发动机设计是否够简单,而不会优先追求高性能。最后,还要加上海上发射带来的限制条件,包括海水对废气的溶解度以及相关的环境问题。

哥氏曾对液氧-酒精-水推进剂做了大量测试。这个配方的历史就跟液体火箭的历史一样长,而且有很多可取之处。酒精和水混合可以降低发动机的工作温度、简化发动机设计(燃烧室可以用一般的钢来构建)。这种组合无毒无害,但是需要低温保存。

理论上来讲,-183度的液氧没什么好担心的,然而实际上却带来了一些问题:
比如,我们要多运送两倍的液氧以抵消气化带来的损失,同时对付各种情况导致的发射延迟。而且通常情况下,箭上到底装载了多少液氧、最后到底烧掉了多少液氧,很难得出一个精确的数字。这就会导致氧化剂和燃料不能同时烧完,影响对ISP的测量。
一般认为,氦气是唯一实用的增压气体。
通常来说,需要使用火药点火。
所有接触液氧的阀门必须保证绝对干爽,否则水汽结冰会严重影响阀门的工作。
如果能找到一种适于存储的,双组份,高能量密度的推进剂组合,那么上述的很多问题都能得到解决,从而设计出一种更简单、更安全的推进系统。

举例
在阿波罗登月计划中,上述三种推进剂都被用于土星五号或者阿波罗飞船的在轨部分。
即使土星五号升空过程中所有引擎失效,航天员都有可能幸存;但是用于深空飞行和登陆/离开月球的引擎绝对不能出任何问题。

以下部分省略。

……所以,如此厉害的一个推进系统,也可以拥有简洁的设计和极高的可靠性。
在整个阿波罗计划期间,虽然被要求做了设计之外的事情,轨道部分和登月部分的引擎依然正常地工作了下来。

系统设计
正如上面提到的,一个非常简单的推进系统并不是无法实现的。
由于亚轨道任务允许(要求)工作过程中推力渐渐下降,采用了一个(pressure blow down)系统。增压气体被贮存在和推进剂相同的舱室内。这是最简单的办法,而且需要的活动部件最少。而且这种解决方案节省了最多质量。

[图]

随着推进剂舱室中的气体膨胀,工作压力渐渐地减小。另外降低推力并不是权宜之计,因为整箭的质量也在同步下降,如此可使加速度保持在一个相对稳定的水平。

2010年的XLR-3B测试引擎中就使用了这样一个系统。
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来自:航空航天 / 喷气推进
5
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~~空空如也
kc地毯清洁员
10年10个月前 IP:未同步
545143
非常低温保存,高能的:    典型的如 液氧/LH2
非常低温保存,高能的:    典型的如 液氧/液氢

原来液氧在火箭上是开放式存放的
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novakon作者
10年10个月前 IP:未同步
545146
回 1楼(kc地毯清洁员) 的帖子
谢谢指正。

我想并不是指开放存放,可能是各种其他问题导致的,具体各位看看原文?
+1
科创币
kc地毯清洁员
2013-07-08
因为他说液氧会损失一半,如果密封的不可能损失啊,也不可能过量使用
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warmonkey
10年10个月前 IP:未同步
545311
回 2楼(novakon) 的帖子
液氧液氢都是开放存放的,液氢需要做保温层不能直接接触空气,液氢(LH2)的低温会使得空气冻成固体。
液氢蒸发出的氢气可以返回冷冻机组,重新制成液氢灌回去。也可以放出来燃烧掉。
液氧一般直接放掉了。
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拔刀斋
10年10个月前 IP:未同步
546156
回 楼主(novakon) 的帖子
WFNA——白发烟硝酸,普通烟硝,常温下烟硝大量挥发的蒸汽有致死的案例,高温下跟N2O4一样分解成NO2。
Furfuryl alcohol——糠醇,中等毒

航天活动发展早期很多火箭和导弹如飞毛腿使用硝酸+煤油(柴油)混合糠醇的可储存自燃推进剂组合,比冲和毒性仅仅略低于后来使用的红烟硝酸(RFNA)或N2O4+偏二甲肼的组合。个人不赞同业余条件下使用有毒推进剂(难道Coppenhagen Suborbitals防护比中国航天更严格?),但这篇文章描述的发动机设计、试车流程和安全措施极具价值。

按照上次翻译Qu8k资料的惯例,翻译一页本人加50分,欢迎其他版主和网友一起加分。
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