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运载火箭分类

参考中国报告网发布《2010-2015年中国运载火箭行业市场调研及发展前景预测报告

        火箭的主要分类方式包括用途、发动机类型、规模、级数等。
        1、按用途分类:民用以运载火箭为主,军用以弹道导弹为主
按照用途分类,火箭可分为卫星运载火箭、军用火箭、探空火箭、防雹火箭等,其中商业航天中的火箭主要是指卫星运载火箭,目前也有民营企业以商业目的在做探空火箭。

 
 
资料来源:公开资料,观研天下数据中心整理
        2、按发动机分类:大型火箭常用液体动力,小型火箭常用固体动力

        按照发动机分类,火箭可分为固体火箭、液体火箭两类,另外还有固液混合火箭,其中固体火箭发动机多用于军用,液体火箭发动机多为民用,但随着中国商业航天的兴起,固体火箭逐渐应用于商业航天发射,成为了军转民的典范。
        固体火箭发动机使用固体推进剂,包括聚氨酯、聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等。固体火箭发动机由药柱、壳体、喷管组件和点火装置等组成。药柱是由推进剂与少量添加剂制成的中空圆柱体,中空部分为燃烧面,形状有圆形、星形等,置于发动机壳体中。在推进剂燃烧时,壳体须承受2500-3500度的高温和极高压力,所以须用高强度合金钢、钛合金或复合材料制造,并在药柱与燃烧内壁间装备隔热衬。点火装置用于点燃药柱,通常由电发火管和火药盒组成,通电后由电热丝点燃黑火药,再由黑火药点燃药柱。
        固体火箭发动机与液体火箭发动机相比较,具有结构简单,推进剂密度大,推进剂可以储存在燃烧到中常备待用和操纵方便可靠等优点。缺点是“比冲”小(比冲指发动机推力与每秒消耗推进剂重量的比值)。固体火箭发动机工作时间短,加速度大导致推力不易控制,重复起动困难,从而不利于载人飞行。固体火箭发动机主要用作火箭弹、导弹和探空火箭的发动机,以及航天器发射和飞机起飞的助推发动机。

 
资料来源:公开资料,观研天下数据中心整理

        液体火箭发动机使用液体推进剂,分为氧化剂和燃烧剂。常用的液体氧化剂有液态氧、四氧化二氮等,常用的燃烧剂有液氢、偏二甲肼、煤油等,其中偏二甲肼有剧毒。氧化剂和燃烧剂必须储存在不同的储箱中。液体火箭发动机一般由推力室、推进剂供应系统、发动机控制系统组成。
        液体火箭发动机的优点是比冲高,推力可调节范围大(单台推力在1克力-700吨力)、能反复起动、能控制推力大小、工作时间较长等。液体火箭发动机主要用作航天器发射、姿态修正与控制、轨道转移等。

 
资料来源:公开资料,观研天下数据中心整理

        固液混合火箭发动机分为固液混合式和液固混合式两种。液固混合式发动机是燃烧剂为液体,氧化剂为固体,而固液混合式发动机正好与它相反。从性能上说,固液混合火箭发动机的比推力高于固体火箭发动机,低于高能液体发动机。从系统和结构来说,这种火箭发动机的优点是简单紧凑,缺点是燃烧效率低,推进剂混合比不易控制,调节推力时能量损失较大。固液混合火箭发动机的技术发展远比前两类发动机缓慢。

 
资料来源:公开资料,观研天下数据中心整理

        3、按规模分类:大、中型运载火箭为主力

        按照规模分类,火箭可分为小型运载火箭、中型运载火箭、大型运载火箭、重型运载火箭等,主要区分标准采用了近地轨道(LEO)运载能力。

 
资料来源:公开资料,观研天下数据中心整理

        4、按级数分类:2-4级运载火箭为主,捆绑的助推器算半级

        按照级数分类,火箭可分为一级火箭、二级火箭、三级火箭和四级火箭。理论上火箭技术可以更多,但由于可靠性会大大降低,所以更多级的火箭并不常用。仅采用一级火箭很难达到第一宇宙速度,由于受到火箭发动机比冲和火箭结构水平的限制,用单级火箭通常难以达到第一宇宙速度,因此卫星运载火箭一般为2-4级。
        多级火箭有三种组合形式:串联、并联和混合式。串联式火箭沿轴向连接成一个整体,结构紧凑,气动阻力小,发射设备简单。并联式火箭又称捆绑式火箭,各级沿横向连接,长度短,发射时所有的发动机可同时点火。并联式火箭的缺点是箭体横向尺寸大,发射设备复杂,费用高。在相同起飞重量的前提下,并联式火箭的运载能力稍低于串联式火箭。串联和并联同时使用的组合方式称混合式,它兼有上述两种方式的优点和缺点。混合式多级火箭中,一般采用多个助推器与一级发动机并联,助推器因在第一级火箭飞行的半路上关机,所以只能算它是半级火箭,因此混合式多级火箭往往叫一级半火箭、两级半火箭等。
        5.按发射方式分类:塔架发射为主流,车载发射、空中发射迅速发展
        火箭的发射方式有多种,目前最为常见的火箭发射均为塔架发射,车载机动发射、空中发射将成为新的发展方向。

 
资料来源:公开资料,观研天下数据中心整理




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