黑条大佬给想做液机的同志做了个很大的贡献啊，希望能在其它设计方面也简化一下，使液机越来越普及。
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【原创】液机混合比那些事儿（已完结）
在等待课题组同学们把数据分析发给我时，再开一坑。
我们知道，液体火箭发动机具有推力调节方便、可以随时启停、比冲高、成本低等诸多优点，被现今绝大多数运载火箭广泛使用。对于固体火箭推进剂，燃料的配方至关重要；而对于双组元液体火箭推进剂，影响性能的重要因素则是混合比。
混合比通常定义为氧化剂质量和燃料质量的比值，又叫氧燃比。在不同的工况下最佳混合比会有所不同。在较为先进的液体火箭发动机中，混合比可以随时调节以适应不同工况。但是调节混合比具有一定的难度（氧化剂泵和燃料泵不能共轴），在业余领域难度过大，因此本帖仅讨论在室压8MPa下的海平面性能，不进行不同工况下混合比调整的讨论。除为广大坛友提供一些可以直接应用的数据外，还是为大家展示一种研究方法供参考。
与上一个大坑一样，使用Cpropep作为模拟软件。以下列出了常用推进剂组分的部分性质（有效氧含量与模拟过程没有必然关系，仅列出供参考）：
| 氧化剂（液态） | 生成焓（cal/g） | 有效氧含量 |
| 液氧 | -97 | 100.0% |
| 硝酸 | -660 | 63.5% |
| 四氧化二氮 | -75 | 69.6% |
| 过氧化氢 | -1319 | 47.1% |
|
|
|
|
| 燃料 |
|
|
| 偏二甲肼 | +207 | - |
| 无水肼 | +376 | - |
| 煤油 | -469 | - |
| 乙醇 | -1442 | - |
| 甲醇 | -1782 | - |
| 甲烷 | -1248 | - |
未列入液氢的数据，因为业余界使用液氢的可能性几乎为零，且液氢仅在大中型火箭上有较明显的优势。
将上述数据以及化学式输入Cpropep的推进剂数据（文件夹中的“propellant.dat”）表中。接下来，开始模拟——
（比冲取冻结流比冲，单位为s，保留小数点后4位。混合比精确至0.01）
先模拟最常用的推进剂组合之一：四氧化二氮/偏二甲肼。
第一步先粗略找出最佳混合比所在范围。模拟如下：
| 混合比 | 冻结流比冲 |
| 1.5 | 267.1398 |
| 2.0 | 277.2472 |
| 2.5 | 275.6522 |
由模拟数据推测，最佳混合比在2.0-2.5之间。
接下来缩小范围：
| 混合比 | 冻结流比冲 |
| 2.0 | 277.2472 |
| 2.1 | 277.6873 |
| 2.2 | 277.6902 |
| 2.3 | 277.3095 |
| 2.4 | 276.6082 |
| 2.5 | 275.6522 |
由数据推测最佳混合比在2.1-2.2之间。
接下来进一步细分：
| 混合比 | 冻结流比冲 |
| 2.10 | 277.6873 |
| 2.11 | 277.7065 |
| 2.12 | 277.7213 |
| 2.13 | 277.7319 |
| 2.14 | 277.7382 |
| 2.15 | 277.7403 |
| 2.16 | 277.7383 |
| 2.17 | 277.7323 |
| 2.18 | 277.7222 |
| 2.19 | 277.7081 |
| 2.20 | 277.6902 |
故最佳混合比为2.15，此时比冲为277.7403s。同时我们可以发现，在最佳混合比附近，比冲的变化幅度不大，这给发动机设计留出了一定的自由空间。例如，四氧化二氮/偏二甲肼的组合，可以适当增加偏二甲肼的量以降低燃温；也可以适当增加四氧化二氮以期提高密度，并缩短点火延迟。
接下来进行四氧化二氮/无水肼组合的模拟。
在仿照四氧化二氮/偏二甲肼组合进行第一步时出现了一些意外状况：
| 混合比 | 冻结流比冲 |
| 1.5 | 279.0327 |
| 2 | 261.7189 |
| 2.5 | 246.5854 |
可见在该范围内比冲持续下降，最佳混合比可能在该范围以下。故进行进一步模拟：
| 混合比 | 冻结流比冲 |
| 1.5 | 279.0327 |
| 1.0 | 285.8385 |
| 0.5 | 266.1445 |
由数据推测，最佳混合比在1.0-1.5之间。
进行细分：
| 混合比 | 冻结流比冲 |
| 1.0 | 285.8385 |
| 1.1 | 286.4303 |
| 1.2 | 285.9880 |
| 1.3 | 284.5056 |
| 1.4 | 282.0979 |
| 1.5 | 279.0327 |
由于1.0和1.2的数据较为接近，难以确定最佳混合比的准确范围。故进一步细分时将1.0-1.2之间的值均囊括其中：
| 混合比 | 冻结流比冲 |
| 1.00 | 285.8385 |
| 1.01 | 285.9434 |
| 1.02 | 286.0381 |
| 1.03 | 286.1228 |
| 1.04 | 286.1973 |
| 1.05 | 286.2617 |
| 1.06 | 286.3159 |
| 1.07 | 286.3599 |
| 1.08 | 286.3937 |
| 1.09 | 286.4172 |
| 1.10 | 286.4303 |
| 1.11 | 286.4332 |
| 1.12 | 286.4256 |
| 1.13 | 286.4077 |
| 1.14 | 286.3793 |
| 1.15 | 286.3404 |
| 1.16 | 286.2910 |
| 1.17 | 286.2310 |
| 1.18 | 286.1606 |
| 1.19 | 286.0796 |
| 1.20 | 285.9880 |
故最佳混合比为1.11，此时比冲为286.4332s。
接下来是液氧-煤油的模拟。
同样，先粗略寻找范围：
| 混合比 | 冻结流比冲 |
| 1.5 | 261.5488 |
| 2.0 | 287.4978 |
| 2.5 | 289.8961 |
此处出现了与上一个算例相反的意外：比冲持续增加，无法确定范围，故多模拟一组数据：
| 混合比 | 冻结流比冲 |
| 3.0 | 283.9157 |
至此基本可以判定最佳混合比在2.0-2.5之间。
一次细分：
| 混合比 | 冻结流比冲 |
| 2.0 | 287.4978 |
| 2.1 | 289.3371 |
| 2.2 | 290.3622 |
| 2.3 | 290.7052 |
| 2.4 | 290.5053 |
| 2.5 | 289.8961 |
由数据推测最佳混合比在2.3-2.4之间。
二次细分：
| 混合比 | 冻结流比冲 |
| 2.30 | 290.7052 |
| 2.31 | 290.7073 |
| 2.32 | 290.7042 |
| 2.33 | 290.6959 |
| 2,34 | 290.6826 |
| 2.35 | 290.6644 |
| 2.36 | 290.6415 |
| 2.37 | 290.6141 |
| 2.38 | 290.5821 |
| 2.39 | 290.5458 |
| 2.40 | 290.5053 |
可见最佳混合比为2.31，此时比冲为290.7073s。
接下来是部分推进剂组合最佳混合比的数据：
| 组合 | 最佳混合比 | 冻结流比冲 （s） | 密度 （g/cm³） | 燃温 （K） |
| 过氧化氢/无水肼 | 1.73 | 285.0754 | 1.101 | 2879 |
| 液氧/无水肼 | 0.76 | 304.8882 | 1.089 | 3302 |
| 液氧/乙醇 | 1.56 | 280.6234 | 1.003 | 3364 |
| 液氧/甲醇 | 1.2 | 276.2645 | 0.982 | 3225 |
| 白烟硝酸/偏二甲肼 | 2.61 | 267.7716 | 1.312 | 3082 |
| 红烟硝酸20/偏二甲肼 | 2.51 | 269.9138 | 3133 | |
| 白烟硝酸/混胺-50 | 3.71 | 257.6159 | 1.368 | 3123 |
| 红烟硝酸20/混胺50 | 3.56 | 259.5512 | 3180 | |
| 液氧/95乙醇 | 1.51 | 278.9023 | 1.008 | 3333 |
| 液氧/90乙醇 | 1.46 | 277.0798 | 1.014 | 3299 |
| 液氧/85乙醇 | 1.41 | 275.1415 | 1.018 | 3264 |
| 液氧/80乙醇 | 1.36 | 273.0686 | 1.021 | 3225 |
| 液氧/75乙醇 | 1.31 | 270.8344 | 1.024 | 3184 |
| 白烟硝酸/混胺A | 3.38 | 261.2054 | 1.357 | 3077 |
| 红烟硝酸20/混胺A | 3.25 | 263.2705 | 3132 | |
| 白烟硝酸/无水肼 | 1.29 | 276.9791 | 1.309 | 2946 |
| 红烟硝酸20/无水肼 | 1.2 | 279.0504 | 2989 | |
| 液氧/甲烷 | 2.79 | 302.0083 | 0.95 | 3410 |
| 液氧/偏二甲肼 | 1.41 | 299.7375 | 0.997 | 3485 |
| （完结） |
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（完结）
[修改于 2 年前 - 2019-03-12 00:10:25]
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从算法的角度提一句，或许可以二分法，这样会快的多。
二分法确实可以更快找到最值(比冲-混合比曲线类似抛物线，也适用。当然，判定方式和找函数零点的二分法就不太一样了)，但是模拟的时候不仅要找到最大值，还要有最大值附近的数据。毕竟并非所有情况都是最佳混合比有最佳综合性能(就像我例子中写的，可以适当降低混合比以降低燃温，也可以适当升高混合比来增大密度)，需要综合考虑。实际上最佳性能的混合比不会偏离最大比冲混合比太远，因此本贴暂时只考虑最大比冲，但也同时提供最大比冲附近的数据。
此外，对于混合比的模拟来说，是否二分法其实速度都差不了多少。
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2019-2-23凌晨，更新四氧化二氮/无水肼以及液氧/煤油组合的模拟。
更新过氧化氢/无水肼、液氧/无水肼、液氧/乙醇和液氧/甲醇组合的数据。
收工，睡觉~~~
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2019-3-3凌晨，更新白烟硝酸/偏二甲肼、红烟硝酸/偏二甲肼、白烟硝酸/混胺-50、红烟硝酸/混胺-50的数据，其中红烟硝酸的四氧化二氮含量均为20%。可以将白烟硝酸、红烟硝酸性能做一个对比，也可以对比肼类和胺类的性能。
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2019-3-3，更新液氧与95%、90%、85%、80%、75%浓度酒精的数据，可以将酒精浓度和性能做一个对比。
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2019-3-3，更新液氧与95%、90%、85%、80%、75%浓度酒精的数据，可以将酒精浓度和性...
结果挺有意思的，用75度酒精未必是坏事，因为牺牲十几秒比冲，但是可以换来更低的燃烧室温度和更高的密度
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结果挺有意思的，用75度酒精未必是坏事，因为牺牲十几秒比冲，但是可以换来更低的燃烧室温度和更高的密度
是的，也无怪V-2用了75%乙醇。(好像论坛上开贴讨论过V-2这个事儿)
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由于二甲代苯胺比较难以获得（注意，甲基应在苯环上），因此笔者根据查到的相关资料对混胺燃料进行了改配设想，用二乙烯三胺代替二甲代苯胺，暂且命名为混胺A。二甲代苯胺氢碳比仅有1.375，而二乙烯三胺氢碳比高达3.25，而燃烧热不会相差太多，因此就能量特性而言，二乙烯三胺应当优于二甲代苯胺，且消耗氧化剂较少。模拟结果确实如此，见顶楼更新：白烟硝酸/混胺A、红烟硝酸20/混胺A。
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征求一下各位对液机有兴趣的同仁的意见，大家都希望用什么作为推进剂，我好决定接下来模拟一些什么样的组合。
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楼主忘了一个很重要的一点：就算两种物质能达到更好的性能，但是要进行点火延时测试才行。。。极其其组元的物理和化学性质能做为推进剂之后才能推广使用
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还有就是理论数据和实际上测试的结果还是有部分差距的，建议有条件的爱好者可以进行部分实验进一步佐证
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楼主忘了一个很重要的一点：就算两种物质能达到更好的性能，但是要进行点火延时测试才行。。。极其其组元的...
对，目前唯一的未知是二乙烯三胺的自燃性能。资料二乙烯三胺可以作为推进剂使用，但是没有提及二乙烯三胺的自燃性能，同时指出了其主要缺点是粘度偏大(7.1mPa·s)。
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还有就是理论数据和实际上测试的结果还是有部分差距的，建议有条件的爱好者可以进行部分实验进一步佐证
不过一般情况下，能量特性的高低关系不会出现大的偏差(同类燃料尤其如此)。当然，我计算的是8MPa的数据，而业余界做的比较多的是挤压循环发动机，其室压往往较低，自然性能也比较低。3MPa下白烟硝酸/混胺-50的比冲就只有233s了。。。
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同志们说说还想了解哪些组合的性能啦~计划今晚模拟一波，然后这个帖子就告一段落啦
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想看看液氧—煤油，汽油，柴油，乙二醇，丙三醇，庚烷，癸烷，之类的液氧-xx系燃料的比冲，燃烧室温度，密度之间的对比
毕竟业余状态下能用的氧化剂也就硝酸和液氧了，而液氧的低温好像也没那么难对付
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想看看液氧—煤油，汽油，柴油，乙二醇，丙三醇，庚烷，癸烷，之类的液氧-xx系燃料的比冲，燃烧室温度，...
额……煤油汽油柴油庚烷癸烷的能量特性相差无几，而乙二醇丙三醇由于粘度过高无法使用……
此外，火箭选用了煤油的主要原因是其较高的密度和高的闪点，以及低粘度。闪点和密度淘汰了汽油，粘度淘汰了柴油。成本则淘汰了庚烷癸烷等单独分出的长链烃类。
如果买不到航天煤油，D80和D60溶剂油是个很好的选择。
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额……煤油汽油柴油庚烷癸烷的能量特性相差无几，而乙二醇丙三醇由于粘度过高无法使用……此外，火箭选用了...
D80确实是好东西，好买便宜，就是密度不是很好看啊，0.8几。要不做一下能量特性分析（不过这玩意应该和煤油极其相似），燃烧室温度也看看吧。航空煤油从1688之类的地方少量整应该是有路子的，但是相比之下溶剂油来的更便宜啊不过，既然都接受了0.8几的比重，从你家汽车里面果点98号汽油也许也是个不差的选择。业余探空火箭的ΔV不是很高，这么一点点密度上的区别也许影响不大，那么个人认为选择燃料方案更多的可以从各种其他性能（比如说相容性能，点火性能），并且从燃烧室温度上权衡一下吧。到这里，更麻烦的也许是发动机设计和加工，如果是要上箭的话，LOX的短时间在箭体里面保存也是有难度的
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额……煤油汽油柴油庚烷癸烷的能量特性相差无几，而乙二醇丙三醇由于粘度过高无法使用……此外，火箭选用了...
还有，这些东西的储罐用氮气加压问题应该都不大吧？是否可以考虑像当年那位猎鹰（指本站用户）测试他的固液机的液氧罐类似的管路？
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D80确实是好东西，好买便宜，就是密度不是很好看啊，0.8几。要不做一下能量特性分析（不过这玩意应该...
RP-1煤油的密度也只有0.81，与D80差不多。但是汽油的密度只有不到0.7，而且闪点太低、硫含量高、容易结焦，无法作为冷却剂使用，也不适合火箭发动机。航空煤油的硫含量也比航天煤油高了几十倍，不能完全代替。目前来看还是只有溶剂油比较好。
另外，如果做的是小型探空火箭，那还是别用液机了，没有必要。在小型火箭上，液机甚至还不如固机。
至于加压的问题，我只能说，挤压循环的火箭发动机性能实在不好（室压低，推力低，比冲低，死重大），建议从电泵运输起步，逐步转向燃气发生器循环或燃烧室抽气循环乃至分级燃烧循环。
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笔者将择机进行液氧/偏二甲肼、液氧/甲烷、白烟硝酸/无水肼、红烟硝酸20/无水肼的模拟，并补充各个组合密度和燃温的数据，届时此贴将告一段落。
同时欢迎广大坛友们提出不同的组合，只要在技术上是可行的组合并能找到热力学数据，笔者就可以进行数据模拟，寻找最佳混合比。
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RP-1煤油的密度也只有0.81，与D80差不多。但是汽油的密度只有不到0.7，而且闪点太低、硫含量...
个人认为探空火箭在几十Kg量级上食用液机也是个不错的选择吧。当然，如果要把载荷送到平流层，气球的性价比和可靠性显然好的多。液机探空火箭也许可以作为跳板，同时研究小型的电泵循环机。另外，我认为如果要搞那种几kg到十几kg入轨的那种，一级用电泵循环甚至是SRB都可以，二三级挤压循环毒燃料（或者末端级自旋稳定小固推，但是这看起来有点坑爹啊）可能是成功率最高的
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个人认为探空火箭在几十Kg量级上食用液机也是个不错的选择吧。当然，如果要把载荷送到平流层，气球的性价...
在几十kg的数量级上，只要固机做的不太差，仍然可以被碾压液机。
末端级自旋稳定小固推早有应用，参见长征一号系列，不算太坑爹。
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在几十kg的数量级上，只要固机做的不太差，仍然可以被碾压液机。末端级自旋稳定小固推早有应用，参见长征...
没错，固机在这种运用上确实很不错，isp不是大问题，只要推进剂做得出来（什么APCP之类的），发射一长串确实用法很无脑，很简单，也相当可靠
另外，要不要看看如果室压低到1-2mpa，在真空中食用，挤压循环在小火箭上面级上会不会有一战之力
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没错，固机在这种运用上确实很不错，isp不是大问题，只要推进剂做得出来（什么APCP之类的），发射一...
如果需要发动机长时间在轨停留、反复重启(例如将载荷送入同步轨道或者月球)，挤压循环的发动机确实很有用。挤压循环也可以在初尝液机时用来让爱好者熟悉推力室的工作特性，但是用于发射，其性能实在不敢恭维。。。不过，正如之前虎哥在某个帖子里讲到过的，"电泵运输是小型火箭的福音"。如果是直径几十厘米、重几吨的中小型火箭，液机还是有用武之地的(参考新西兰的"电子"号)。
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2019-3-12凌晨，更新液氧/甲烷、液氧/偏二甲肼、白烟硝酸/无水肼、红烟硝酸/无水肼的数据，并补充了密度和燃温的数据供参考。
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如果需要发动机长时间在轨停留、反复重启(例如将载荷送入同步轨道或者月球)，挤压循环的发动机确实很有用...
MethLox的isp怎么就剩302s了亏这玩意是双组元均低温，并且高含氢量不过这玩意在真空中有机会发挥出370以上的isp吧
另外，可以娱乐一下，看看臭名昭著的氢—氟
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MethLox的isp怎么就剩302s了😂亏这玩意是双组元均低温，并且高含氢量😂不过这玩意在真空...
我用的冻结流比冲，数据确实偏低。况且室压还只有8MPa，高端液机都要比这个高出不少的。可以考虑模拟一下一种推进剂在不同室压下(混合比不变或者每个室压都寻找最佳混合比)的性能变化，以及真空比冲的变化。(那就又可以开个新坑了2333)
氢氟……咳咳#(滑稽)找机会试一下，今天电脑落学校了
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引用信仰は儚き人間の為に发表于34楼的内容可回收液氧地沟油火箭性价比吊打美帝SpaceX？😂
https://www.youtube.com/watch?v=e0JEx_bjl04
美国人液氧-生物柴油火箭
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我想看看液氧花生油的数据......
粘度太大了吧。。。另外，高度怀疑这玩意会焦结和鸡碳到让你怀疑人生的地步
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粘度太大了吧。。。😂另外，高度怀疑这玩意会焦结和鸡碳到让你怀疑人生的地步 不过似乎可以以探索一下往...
如果想给密度嗑药又不至于严重影响氢碳比和热值，可以试试加点金刚烷及其衍生物，就是不知实际性能如何
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MethLox的isp怎么就剩302s了😂亏这玩意是双组元均低温，并且高含氢量😂不过这玩意在真空...
同样的燃烧室条件，液氟/液氢最佳混合比3.83，海平面冻结流比冲415s多
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兄弟，能否说说硫磺等材料融合成的固体燃料能量是否比其高呢？
显然不可能。
不论硫作为氧化剂还是还原剂，生成物的分子量都会很高（二氧化硫64，硫化镁56，硫化锌97），而且反应热较很小，温度低，比冲自然不会高。
Cpropep模拟不出金属和硫的反应，那就给你一组硫作还原剂的数据：75.5%硝酸钾、24.5%硫，8MPa下海平面比冲为118.3704s。
此外，含有硫的推进剂的压强指数非常高，而且硫熔体的力学性能比较差，因此强烈不推荐这种做法。
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显然不可能。不论硫作为氧化剂还是还原剂，生成物的分子量都会很高（二氧化硫64，硫化镁56，硫化锌97...
硫不建议多加把。。。不光是能量密度和燃烧产物分子量不好，而且这货还带压力越高燃速越快的
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显然不可能。不论硫作为氧化剂还是还原剂，生成物的分子量都会很高（二氧化硫64，硫化镁56，硫化锌97...
对了，液鸡火箭有没有可能做一个任务终止系统，比如说发现姿态不对或者是发动机出问题，立即就发动机关机，排掉剩下的氧化剂或者是燃料，并且放掉挤压气体，以防落地燃料氧化剂混合爆炸，接着在条件允许时打开降落伞（不过炸开自毁在小火箭上恐怕不是个好主意）
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对了，液鸡火箭有没有可能做一个任务终止系统，比如说发现姿态不对或者是发动机出问题，立即就发动机关机，...
参考某些火箭的自毁系统，触发时把燃料和氧化剂储箱从相反的位置用炸掉一条的方式同时切开。
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