火箭发动机原理，火箭发动机组成部分

火箭发动机原理？

火箭发动机就是利用冲量原理，自带逐步递次推动剂、不依赖外界空气的喷气发动机。

大多数发动机靠排出高温高速燃气来取得推力，固体或液体逐步递次推动剂（由氧化剂和燃料组成）在燃烧室中高压（10-200bar）燃烧出现燃气。

往年7月，中国首台120吨推力二级火箭发动机热试成功。

火箭发动机就是利用冲量原理，自带逐步递次推动剂、不依赖外界空气的喷气发动机。火箭发动机是喷气发动机的一种，将逐步递次推动剂贮箱或运载工具内的反应物（逐步递次推动剂）变成高速射流，因为牛顿第三运动定律而出现推力。火箭发动机可用于航天器逐步递次推动，也可以用于导弹等在大气层内飞行。大多数火箭发动机都是内燃机，也有非燃烧形式的发动机。

同空气喷气发动机相比较，火箭发动机的最大特点是：它自己既带燃料，又带氧化剂，靠氧化剂来助燃，不用从周围的大气层中汲取氧气。故此，它不但能在大气层内，也可以在大气层之外的宇宙真空中工作。这是任何空气喷气发动机都做不到的。发射的人造卫星、月球飞船还有各自不同的宇宙飞行器所用的逐步递次推动装置，都是火箭发动机。

能源在火箭发动机内转化为工质（工作介质）的动能，形成高速射流排出而出现动力。火箭发动机依形成气流动能的能源种类分为化学火箭发动机、核火箭发动机和电火箭发动机。

火箭飞上太空是如何对接的？

火箭发动机组成？

火箭发动机按燃料可以分为化学火箭发动机、核火箭发动机、电火箭发动机等。化学火箭发动机是现在技术最成熟，应用最广泛的发动机，其按逐步递次推动剂的物态又分为液体火箭发动机、固体火箭发动机和混合逐步递次推动剂火箭发动机。电火箭发动机的技术成熟度也很高，主要用于空间逐步递次推动领域。

固体火箭发动机由药柱、燃烧室、喷管组件和点火装置等组成。

液体火箭发动机大多数情况下由推力室、逐步递次推动剂供应系统、发动机控制系统组成。

电火箭发动机由电源、电源交换器、电源调节器、工质供应系统和电推力器组成。

核火箭发动机由装在推力室中的核反应堆、冷却喷管、工质输送系统和控制系统等组成。

火箭发动机（Liquid Rocket Motor）是指液体逐步递次推动剂火箭发动机，就算用液态化学物质作为能源和工质的化学火箭逐步递次推动系统。

经常会用到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，两者储存在不一样的储箱中

火箭发动机大多数情况下由推力室、逐步递次推动剂供应系统、发动机控制系统组成。

火箭发动机（rocket engine）由飞行器自带逐步递次推动剂（能源），不利用外界空气的喷气发动机。可在稠密大气层以外空间工作，能源在火箭发动机内转化为工质（工作介质）的动能，形成高速射流排出而出现推力。火箭发动机就是利用冲量原理，自带逐步递次推动剂、不依赖外界空气的喷气发动机。火箭发动机是喷气发动机的一种，将逐步递次推动剂贮箱或运载工具内的反应物（逐步递次推动剂）变成高速射流，因为牛顿第三运动定律而出现推力。火箭发动机可用于航天器逐步递次推动，也可以用于导弹等在大气层内飞行。大多数火箭发动机都是内燃机，也有非燃烧形式的发动机。

我们清楚，火箭种目繁多，不可一一列举。在这里，我们只重点讲解航天运载火箭的结构和组成，还只以化学能火箭为主要讲解对象。

其实，运载火箭主要涵盖动力系统、控制系统、壳体及结构系统、有效载荷系统四个模块。那么它们都拥有什么功用呢？下面作一一讲解。

火箭发动机动力系统

火箭发动机是为了让火箭具有强大推力的动力系统。它涵盖主动力系统和其他辅助动力设备。假设从燃料形式不一样来分，则有固体(逐步递次推动剂)发动机、液体(逐步递次推动剂)发动机、固液混合(逐步递次推动剂)发动机。这里所说的逐步递次推动剂只涵盖燃烧剂和氧化剂2个部分。这三种逐步递次推动剂的火箭发动机结构是不一样的。

固体火箭发动机

固体火箭发动机一般由燃烧室、喷管和点火装置等组成。燃烧室是放置固体逐步递次推动剂药柱的场所，燃烧室的后部连接喷管，喷管可以是一个，也可是多个。而点火装置则是由电爆管、点火药和壳体结构组成，它其实也是一个小型的固体发动机。点火装置根据不一样的点火要求，可以安装在发动机的头部、药柱的中部或尾端。当发动机工作时，先通电使电爆管爆炸，引燃点火药，然后由点火药点燃存放在燃烧室内的药柱，药柱燃烧出现的燃气流通过喷管高速喷出而出现推力。

固体火箭发动机结构较简单，工作可靠，药柱可长时间贮存于燃烧室内，但效能很低，工作时间短，不易多次开始，而推力大小、方向的调节也比较困难。

液体火箭发动机

液体火箭发动机大多数情况下由推力室、逐步递次推动剂供应系统和发动机控制系统组成。

推力室是发动机中出现推力的那一些，它由逐步递次推动剂喷注器、燃烧室和喷管组成。对非自燃逐步递次推动剂来说，还有点火装置，如火花塞等。逐步递次推动剂由喷注器喷入燃烧室，经雾化、混合、燃烧，形成3000℃—4000℃的高温和几十兆帕的高压燃气，在喷管内快速膨胀，以每秒数千米的速度高速喷出而出现推力。

而逐步递次推动剂供应系统则是把液体逐步递次推动剂从贮箱输送到推力室的系统，这个问题就好比是人的心血管系统一样，构造十分复杂。它有挤压式和泵压式两种。对现代大型火箭来说，主要是泵压式(涵盖泵、涡轮、传动机构和涡轮开始系统等）。

逐步递次推动剂是靠高速转动的涡轮泵送到推力室的。因为这个原因，涡轮泵经常被说成是火箭的心脏。而发动机要工作，一定要先让涡轮泵转动起来，那就是涡轮开始系统的任务。涡轮开始系统就像是心脏起搏器一样。涡轮开始系统的种类不少，现以燃气出现器的开始装置作为例子，来说明逐步递次推动剂供应系统的工作原理和过程。

燃气出现器是如何点火使逐步递次推动剂燃烧的呢?工作过程是这样的：燃气出现器涵盖火药开始器和电爆管。电爆管通电后爆炸，导致火药爆炸，出现低温燃气，进一步吹动涡轮叶片，涡轮带动泵旋转，转动起来的泵将逐步递次推动剂的一些送进燃气出现器，而另一些则送进推力室。进入燃气出现器的逐步递次推动剂燃烧生成高温高压燃气，驱动涡轮泵以更高的速度旋转，将非常多的逐步递次推动剂输送到推力室燃烧，进一步出现推力。

而发动机控制系统的作用是控制发动机的开始、点火和关机(即熄火)等工作程序，控制逐步递次推动剂的混合比例，控制推力的大小和方向等。

其工作程序控制由按事先设计好的程序打开和关闭发动机供应系统的阀门来完成。

而逐步递次推动剂的混合比例和推力的大小，则通过发动机上特有的装置和方式来控制。

推力方向控制早期采取石墨做成的舵来进行。它安装在喷管的排气出口，像船舶的舵那样，通过改变喷气流的方向来调整推力方向。现在，大多数情况下采取摇摆发动机，即通过发动机的偏转来调整推力方向。石墨舵偏转和发动机的摇摆，都是由火箭的控制系统发出命令，通过一个叫做液压伺服机构的装置来完成的。

固液混合火箭发动机

这样的火箭发动机大多数情况下是由放置固体燃料(或氧化剂药柱)的燃料室、喷管和贮放液态氧化剂和燃烧剂的贮箱还有液体逐步递次推动剂组分供应系统所组成。

当发动机工作时，可以是固态、液态逐步递次推动剂组分相互接触时自燃点火，也可像固体发动机那样安装一个火药点火器。液体逐步递次推动剂组分的供应则用压缩气体或燃气涡轮泵来供应。

上面说的三种发动机，不论是哪种类型，要提升其性能，主要是提升发动机的喷气速度。因为这个原因，最最重要，要优先集中精力的是选择高性能的逐步递次推动剂。同时要优化发动机设计方案，在尽可能减少发动机自重的同时，提升逐步递次推动剂的比冲值(即能量效应)。

火箭飞行控制系统

火箭飞行控制系统是运载火箭的“智能”部分，好比是火箭的眼睛、大脑和手脚。一般它是由制导系统、姿态控制与电源配电组成的火箭飞行控制系统和设置在地面的测试检查及发射控制系统组成。

制导系统

制导系统由惯性平台和计算机组成，用于控制火箭发动机准时点火、关机和火箭各级的分离，使火箭能按预定轨道飞行和保证有效载荷的入轨精度。

姿态控制

姿态控制用于纠偏火箭在飞行途中的俯仰、偏航和滚动误差，保持火箭以正确的姿态飞行，并开展定向和防流星碰撞。在动力飞行段，姿态控制通过惯性平台速率陀螺—数字控制器—伺服机构连续控制方案来达到；而在惯性飞行段，姿控系统则通过装有小型单组元逐步递次推动剂发动机的开关控制方案来达到。

电源配电系统

电源配电系统的作用，一是给控制系统的仪器仪表供电和配电；二是按火箭飞行的先后工作程序发出时间顺序的命令；三是控制火箭工作状态的变化。

火箭测控系统

火箭的制导控制和姿态控制等是由测控系统来开展指挥的。

飞行控制系统主要由测试仪表(陀螺仪、加速度表等)、中间装置(电子计算机等)、执行机构(中磁阀门、电爆器材、姿态喷管、发动机伺服机构等)和电源配电装置(电池、二次电源、配电器等)组成。

这当中，测量仪表好比是火箭的“眼睛”，它能随时监视运载火箭飞行路线是不是对头，飞行姿态是不是正确，并及时发出纠正信号；中间装置则是火箭的“大脑”，它接到测量仪表发来的各自不同的纠正信号后，马上进行计算和综合处理，并将信号放大后传送给执行机构；执行机构接到中间装备传来的命令后，把电信号转变成一种对应的机械运动，准确地对火箭飞行路线或飞行姿态进行纠正，使发动机能及时点火、关机和达到各级及时分离。故此，执行机构好比是运载火箭的“手脚”。 火箭壳体及结构系统

火箭的壳体及其结构系统是安装有效载荷、飞行控制系统、动力装置等箭上设备，并将它们连成一个有机整体的框架系统。

壳体及结构系统不仅肩负着火箭在运输、发射和飞行途中承受各自不同的外力、保护箭内仪器设备不受损害的任务，而且，还有流线型的光滑外壳，使火箭具有良好的空气动力外形和飞行性能。对一枚大型多级液体火箭来说，其箭体结构一般由有效载荷舱、整流罩仪器舱、氧化剂贮箱、燃料贮箱、级间段、发动机推力结构、尾舱和分离机构等组成。

载荷舱

有效载荷舱大多数情况下位于运载火箭的顶端，它是安放卫星、飞船等有效载荷的地方。整流罩是保护有效载荷的火箭外壳。在有效载荷与箭体分离前，整流罩那么，会按照照控制系统的命令在空中与卫星或飞船脱离。

仪器舱

仪器舱大多数情况下在有效载荷舱的下面，它是安装飞行控制系统主要仪器设备的专用舱段。

箭体结构

火箭箭体结构有各种形式，有单级箭体、多级箭体和捆绑式箭体之分。多级运载火箭各级当中的连接方法有串联、并联和串并联三种。串联式火箭是把数枚单级火箭头尾相接，连为一体。并联火箭又叫捆绑式火箭，它是把很大的一枚单级火箭放置中央，称为芯级，在其周围再捆绑若干枚帮助火箭，或帮助器，称之为帮助级。串并联式火箭与并联式火箭的区别在于它的芯级不是一枚单级火箭，而是串联的多级火箭。

重要内容及核心考点

逐步递次推动剂

逐步递次推动剂又称逐步递次推动药，能有规律地燃烧释放出能量，出现气体，推送火箭和导弹的运行。逐步递次推动剂具有下方罗列出来的特性：（1）比冲量高；（2）密度大；（3）燃烧产物的气体（或蒸气）分子量小，离解度小，无毒、无烟、无腐蚀性，不含凝聚态物质；（4）火焰温度不高，避免烧蚀喷管；（5）有较宽的温度适应范围；（6）点火容易，燃烧稳定，燃速可调范围大；（7）物理化学稳定性良好，能长时间贮存；（8）机械感度小，生产、加工、运输、使用中安全可靠；（9）若为固体逐步递次推动剂，还应有良好的力学性质，有很大的抗拉强度和延伸率。经常会用到的逐步递次推动剂主要有固体、液体两种，少量固液混合体也在试用

固体火箭发动机由壳体（燃烧室），固体逐步递次推动剂，喷管，点火装置和推力终止装置等组成！

火箭发动机原理？

火箭是靠火箭发动机向前逐步递次推动的。

火箭发动机点火以后，逐步递次推动剂（液体的或固体的燃烧剂加氧化剂）在发动机的燃烧室里燃烧，出现非常多高压燃气；高压燃气从发动机喷管高速喷出，所出现的对燃烧室（其实就是常说的对火箭）的反作使劲，就使火箭沿燃气喷射的反方向前进 火箭逐步递次推动原理依据的是牛顿第三律：作使劲和反作使劲大小相等，方向相反。

一个扎紧的充满空气的气球但凡是松开，空气就从气球内往外喷，气球则沿反方向飞出。固体逐步递次推动剂，从底层向顶层或从内层向外层迅速燃烧。 液体逐步递次推动剂，用高压气体对燃烧剂与氧化剂贮箱增压，然后用涡轮泵将燃烧剂与氧化剂输进燃烧室。 逐步递次推动剂的能量在发动机内转化为燃气的动能，形成高速气流喷出，出现推力。推力是表示火箭发动机性能的主要参数之一，它是逐步递次推动剂在推力室中燃烧产和的高温燃气经过喷管高速喷射而出现的反作使劲。

推力是直接作用在推力室内外表面上的力的合力。比冲是表示火箭发动机性能的另一个重要参数。它表示火箭发动机在稳定工作状态下，每单位质量的逐步递次推动剂所出现的推力值，比冲的大小和喷管出口面积与推力室喉部面积之比（面积比）相关。面积比越大，比冲越高。喷管形状直接影响比冲的大小（燃气从喷口喷出时的速度）。

当相当大一部分人想到马达或发动机时，会觉得他们与旋转相关。比如，汽车里的往复式汽油发动机会出现转动能量与驱动车轮，电动马达出现转动能量则用来驱动风扇或转动磁盘，蒸汽发动机也用来完成同样的工作，蒸汽轮机和相当大一部分燃气轮机也是如此。

火箭发动机与之有着根本的区别，它是一种反作使劲式发动机。火箭发动机是以一条著名的牛顿定律作为基本驱动原理的，该定律觉得每个作使劲都拥有一个大小相等方向相反的反作使劲 火箭发动机向同一个方向抛射物质结果取得另一个方向的反作使劲。

火箭发动机一般抛射的是高压气体形成的物质。这些物质来自火箭发动机燃烧的燃料，燃烧途中使燃烧物质得以加速，促使其以高的温度从火箭喷口喷出，燃料在燃烧途中由固态或液态转化为气态，但依然不会使其质量出现变化。

火箭发动机就是利用冲量原理，自带逐步递次推动剂、不依赖外界空气的喷气发动机。火箭发动机是喷气发动机的一种，将逐步递次推动剂贮箱或运载工具内的反应物（逐步递次推动剂）变成高速射流，因为牛顿第三运动定律而出现推力。火箭发动机可用于航天器逐步递次推动，也可以用于导弹等在大气层内飞行。大多数火箭发动机都是内燃机，也有非燃烧形式的发动机。

同空气喷气发动机相比较，火箭发动机的最大特点是：它自己既带燃料，又带氧化剂，靠氧化剂来助燃，不用从周围的大气层中汲取氧气。故此，它不但能在大气层内，也可以在大气层之外的宇宙真空中工作。这是任何空气喷气发动机都做不到的。发射的人造卫星、月球飞船还有各自不同的宇宙飞行器所用的逐步递次推动装置，都是火箭发动机。

能源在火箭发动机内转化为工质（工作介质）的动能，形成高速射流排出而出现动力。火箭发动机依形成气流动能的能源种类分为化学火箭发动机、核火箭发动机和电火箭发动机。

火箭燃料喷出的气体作用于空气所出现的反作使劲的推力使火箭升起。

火箭是咋飞行的？

火箭发动机的原理？

火箭发动机就是利用冲量原理，自带逐步递次推动剂、不依赖外界空气的喷气发动机。火箭发动机是喷气发动机的一种，将逐步递次推动剂贮箱或运载工具内的反应物（逐步递次推动剂）变成高速射流，因为牛顿第三运动定律而出现推力。火箭发动机可用于航天器逐步递次推动，也可以用于导弹等在大气层内飞行。大多数火箭发动机都是内燃机，也有非燃烧形式的发动机。

火箭发动机效率能达到百分之50吗？

能。

火箭发动机地面的热效率一般在25%左右。但是，随着飞行高度增多和飞行速度提高效率会越来越高。火箭发动机在地面未起飞时，逐步递次推动效率为零。因为这时候火箭发动机燃料燃烧的都能量都化为热量和燃烧产物的动能。而发动机及火箭本体未接收到传递的动能。在火箭高度增多和速度提高，火箭发动机向火箭本体传递的能量持续性增多。直到火箭喷出气体流速和火箭本体速度相等。这时可以觉得火箭燃气喷出喷管的瞬间就是静止的。火箭燃气的动能完全被传递到火箭上。这时的热效率在百分之50左右。一般在大气层内飞行的火箭热效率在25%左右。

yf115火箭发动机是哪里研制的？

yf115火箭发动机是我们国内中国航天逐步递次推动技术研究院（中国航天科技集团公司第六研究院）研制的，yf是液体燃料发动机拼音首字母。

航天六院，作为我们国内液体火箭发动机的研制中心，汇聚西安、北京和上海三地液体动力研究、设计、生产和试验资源是我们国内唯一的集导弹武器和运载火箭主动力系统、上面级动力系统、轨姿控动力系统还有空间飞行器逐步递次推动系统研究、设计、生产、试验于一体的航天液体动力技术专业研究院，代表了我们国内液体动力技术的最高水平。

航天六院先后研制成功了近百种液体火箭发动机，形成了完整的航天液体动力产品系列，使用逐步递次推动剂从常见低温逐步递次推动剂、高能常温逐步递次推动剂到高能低温逐步递次推动剂，功能从主发动机到帮助发动机、上面级发动机、游动、轨姿控发动机和空间逐步递次推动发动机，应用于导弹、火箭、卫星、飞船和空间探测器等各自不同的用途的航天器。

马斯克的火箭发动机谁给造的？

马斯克是SpaceX最闪亮的中心，有不少为SpaceX做出过巨大奉献的人物因为马斯克太过耀眼而被大家小看，托马斯·穆勒（Thomas Mueller）是这当中最最重要，要优先集中精力的一个。

他是SpaceX的三个联合创始人之一，正是因为有他的加入，马斯克才有了建立SpaceX的技术基础。他在SpaceX中负责火箭发动机的研发。



托马斯·穆勒的生平

穆勒出生在美国西北部的爱达荷州圣马里斯镇，这是一个很小的伐木社区，人口约有2500人。他的父亲是一名林业工人。从很小时启动，他就与其他孩子带来一定不一样。当孩子们在树林里嬉戏玩耍时，汤姆则坐在图书馆看书，或在家中看喜爱的《星际迷航》系列。除开这点他对技术很感兴趣，喜欢钻研，在十岁时就自己修理钟表或割草机。



因为他的天赋，他初中老师告诉他应该成为飞机修理工，他也会飞机修理工作为了他的志向。

在高中第一年他的数学老师问他，“你是不是想要当工程师？”，穆勒说不，数学老师很吃惊，他问“你想成为修理飞机的人还是设计飞机的人？”，穆勒触动很大。



“假设不是那个数学老师，我可能会成为一个机械修理师。”穆勒回忆到，“感谢那个数学老师，让我在大学中选择了适合我的专业。”

穆勒在爱达荷大学取得学士学位，毕业后面穆勒在在TRW工作，他管理逐步递次推动和燃烧产品部门，负责液体火箭发动机的开发。在研发TR-106这个时间段，他担任首席工程师，当时是有史以来功能最顶级大的发动机之一。



穆勒在夜间和星期六和星期天与业余火箭俱乐部一起在自己的车库中制造火箭。到往年初，穆勒在一个朋友租来的仓库里工作，以完成他自己设计的火箭。

火箭俱乐部的一位成员向马斯克讲解了穆勒，马斯克对他提出了一个问题：“你能制造更大的发动机吗？” 马斯克的商业计划和他想要成立公司的方法确实吸引了穆勒。他们于往年5月与第三位联合创始人 Chris Thompson 共同创立了SpaceX公司。



托马斯·穆勒在SpaceX的工作

在SpaceX的职业生涯中，他为开发梅林发动机，SuperDraco逃生发动机还有Starlink卫星的Hall离子发动机。梅林发动机经过持续性地迭代改进，已经成为世界上最先进的火箭发动机之一。

猛禽发动机的原始设计来自于他的下一代发动机设计，穆勒最初将此发动机的燃料设计为氢气。但是当他从事火星研究时，他启动质疑氢是不是合适作为火星火箭的燃料，该

造火箭是什么职业？

科学家。

火箭研发人员是科学家。

探空基本结构火箭涵盖箭体结构、动力装置、稳定尾翼等。相当大一部分探空火箭为单级或两级火箭，也有为3级、4级的。动力装置一般用固体火箭发动机，可以简化和缩短发射操作时间。

探空火箭对火箭姿态和飞行弹道的要求不象导弹和运载火箭那样严格，大多数情况下没有设立控制系统，单的依据稳定尾翼或火箭绕纵轴旋转来保证飞行稳定。需精确定位和定向时才设置控制系统。

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