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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
现在大多数的火箭推进剂都是有毒的，并且带来了诸多题目。因此，环境友好型推进剂（绿色推进剂）被看作是下一代推进剂。绿色推进剂的优点有：无毒、可重复性、成本低、能更安全容易地使用等。液氧/液氢和液氧/碳氢燃料是具有代表性的绿色推进剂组合。其中液氧/液氢组合具有最高的性能，但是它们难以使用和储存。在碳氢燃料中，甲烷被认为是能代替氢和煤油的代表性燃料。氧/甲烷推进剂组合已经在中型和大型发动机上进行了研究，也有一些研究是在包括OMS 和RCS 的小型推进器上进行的。虽然氧/甲烷比其他碳氢燃料具有更好的性能，但是甲烷的物理和热学性能却使它更难以使用。所以，有必要对其他绿色推进剂组合进行研究。本文选择的是丙烷。尽管氧/丙烷推进剂组合的性能比氧/甲烷的低，但是它比煤油的高，而且就推进剂储存密度而言，气态和液态丙烷都比气态和液态的甲烷大。目前对氧/丙烷推进剂组合的研究还不是很多。因此，本研究是非常有价值的，能够扩大可使用绿色推进剂的范围。首先，本文对氧/甲烷和氧/丙烷的特点进行了调研。其次，使用CATIA 软件设计了小型推力器，它们的参数是参照其它小型推力器设计的。这些推力器有四个不同的面积比（6:1,16:1,30:1,50:1）。再次，计算了推进剂组合（氧/甲烷和氧/丙烷）的热力学和输运性质。这八种不同的推进剂组合是：(1) 液氧和液态甲烷，(2) 液氧和液态丙烷，(3) 液氧和气态甲烷，(4) 液氧和气态丙烷，(5) 气氧和液态甲烷，(6) 气氧和液态丙烷，(7) 气氧和气态甲烷，(8) 气氧和气态丙烷。计算时使用的是CEA 软件。本文获得了使用氧/甲烷和氧/丙烷推进剂组合时推力器的性能。5kN 推力器的设计是为了反映卫星、运载火箭等重量增加的趋势。最后，本文使用Fluent 软件对压力、温度、密度和马赫数的分布进行了分析。建议在轨道机动的应用上使用液氧和液态甲烷组合，而在控制反应的应用上使用气氧和气态甲烷[17]。液态甲烷的储存密度比液态和气态丙烷的密度都低。不论在高面积比还是在低面积比推力器上，实验得到的液氧/液态甲烷和液氧/液态、气态丙烷的性能之间的差异都是比较小的。但是，最大比冲的差异则是低面积比推力器大于高面积比。所以，可以认为液氧/液态、气态丙烷是较好的推进剂组合且可以替代液氧/液态甲烷。液态、气态丙烷的储存密度比气态甲烷的两倍还要大。而气氧/气态甲烷和气氧/气态丙烷的性能之间差异很小。因此，气氧/气态丙烷可以替代气氧/气态甲烷。采用氧/丙烷推进剂组合时燃烧室温度比采用氧/甲烷组合高。所以，使用氧/丙烷组合需要对冷却方法多加考虑。 |
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发表于 2022-5-1 19:40:43
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