谢慧

摘要：綜述了液体推进剂的国内外理论研究进展，总结了其最新理论研究成果。从理论上验证了液体推进剂具有优良的性能，在替代传统推进剂上具有良好的应用前景。

关键词：液体推进剂;绿色;无毒

液体推进剂作为航空航天和国防建设领域十分重要的液体燃料，其性能的提升受到世界范围内科研人员的关注。推进剂的性能指标一般包括物理性能m（密度、沸点、冰点等）、能量特性（比冲、点火延迟时间等）、毒理性能（毒性、致癌性等）和经济成本等，而传统的液体推进剂如偏二甲肼、甲基肼等，其密度低、冰点高、比冲低，且大多为剧毒、致癌物质，不仅制约着发动机性能的提升，同时也增加了使用维护费用。随着航空航天领域的不断发展，未来的液体推进剂是向着绿色无毒无危害、高密度高比冲方向发展的。

一、发展历史

自1900年正式开始液体火箭，研究、1926年美国发射了世界上第一枚液体火箭以来，液体推进剂从液氧和汽油、油肼、混胺、硝酸异丙酯等发展到红烟硝酸与偏二甲肼、四氧化二氮与偏二甲肼、肼等，性能在不断地提升，并且向着环境友好的绿色高能推进剂迈进。

二、发展现状

[2]液体推进剂按照其能否自燃的特性分为单组元、双组元和多组元推进剂，一般单组元推进剂用于小型号液体火箭发动机，双组元推进剂则广泛应用于大型号的液体火箭发动机，多组元推进剂应用较少。[3]目前国内外在研的新型单组元液体推进剂包括过硝酸羟胺（HAN）类推进剂、二硝酞胺铵（ADN）类推进剂、硝仿肼（HNF）类推进剂等，新型双组元液体推进剂包括过氧化氢类推进剂、液氧/烃类无毒推进剂、氧化亚氮（N2O）双组元液体等，并且针对不同的新型液体推进剂已有不同程度的应用。（见表1）

HNF、HAN和AND是三种极具潜力的小型发动机用“绿色单组元推进剂”。其中，HNF作为纯氧化剂比冲最大，且制备方法简单，具有不吸湿、高密度、高熔点、低毒性和低成本等优点，比较适合取代肼单组元推进剂用于小型卫星。目前，HNF的实验室量产已经在荷兰实现，而且最低贮存温度巳被试验验证。[4]HNF合成的工艺成熟，HNF用作液体推进剂主组分已经初步具备条件，很有可能在不久的将来获得实际使用。而同样毒性低的HAN被美国NASA、欧洲航天机构等评估为最具潜的一种推进剂，但催化分解工作模式是制约HAN推进剂火箭发动机投入使用的瓶颈问题。AND被认为是点火快、能量高、无毒、燃烧完全且排气清洁、不污染环境的推进剂，目前已在瑞典已将ADN推进剂在“棱镜”卫星系统的1N发动机系统上进行了技术演示验证，欧空局也在持续推进AND的应用。

液氧/烃类无毒推进剂、过氧化氢类推进剂是发展历史悠久、应用很广泛的液体火箭推进剂，苏联的土星一5运载火箭、日本的N-1运载火箭以及国内的长征五号运载火箭均使用的是液氧煤油作为燃料，美国将过氧化氢与高比冲、低毒性的叠氮胺推进剂组成双组元推进剂，已证明这种推进剂无毒性且火箭发动机性能较稳定，国内叠氮胺类推进剂的研究仍处于起步阶段。氧化亚氮双组元液体推进剂主要用在小型发动机上，其推力可实现深度调节，美国已经实现研制并正在推广应用。

除以上列举的新型液体推进剂外，高能原子推进剂以其极高的比冲和能提高有效载荷在新型液体推进剂当中列有一席之地，但推进剂的制备、贮存和使用原子推进剂最关键的是低温技术仍待进一步研究。

三、发展趋势

未来的液体推进剂必然是向着绿色无毒方向迭代更新，国外的新型液体推进剂的研制和应用显然走在前列，国内应加大对新型液体推进剂的研究，突破研制和应用领域的关键技术瓶颈，使我国航空航天技术快步跟上国外步伐。

参考文献：

[1]李亚裕.液体推进剂[M].中国宇航出版社，2011.

[2]赵晓刚，李艳玲，高岩立，等.液体推进剂的现状与发展趋势[C]//中国化学会第八届全国化学推进剂学术会议.2017.

[3]贺芳，方涛，李亚裕，等.新型绿色液体推进剂研究进展[J].火炸药学报，2006，29（4）：54-57.

[4]Maree A G M，Moerel J L PA，Welland-Veltmans W H M，etal.Technology statusof HNF-based monopropellants for satellitepropulsion[C]//2nd Conference on GreenPropellants for Space Pro-pulsion，2004.