混合式火箭







太空船一號使用的混合式火箭結構


混合式火箭 ，是一種火箭推進器，其推進劑包含固態的燃料以及液態的氧化劑。和固態火箭、液態火箭同樣屬於化學火箭，具備能夠控制推力大小、成本相對低等特性，同時具備更高的安全性。許多公司及團隊都相繼投入相關研究，不過其比衝值仍待突破。




目录






  • 1 歷史


    • 1.1 早期發展


    • 1.2 近年發展




  • 2 基本組成


  • 3 推進劑


  • 4 相關條目


  • 5 參考資料





歷史



早期發展


1953年，太平洋火箭協會開發出長約180公分、直徑約10公分的混和式火箭，命名為XDF-23。該協會曾嘗試以木材、棉花、石蠟作為燃料，不過最後的設計採用液態氧作為氧化劑，並使用一種橡膠作為燃料。[1]



近年發展


2004年，維珍銀河公司開發的太空船一號使用兩階段推進系統。第一階段先以飛行母船載上高空後，第二階段採用混合式火箭引擎推進，完成最高飛行高度112公里的次軌道太空飛行。
2016年臺灣晉陞公司成功發展混和式火箭



基本組成


混合式火箭主要由氧化劑供應系統、燃燒室及噴嘴組成。



氧化劑供應系統

液態的氧化劑經由閥件及管路注入至燃燒室中，提供氧化反應所需的氧化劑。與液態火箭相似的是，混合式火箭也能夠藉由調整氧化劑的流量來控制推力。特別的是，即使關閉推進器，在燃燒室內部的燃料冷卻之前，只要重新注入氧化劑就可以再次啟動推進器，不必重新啟動點火裝置。[2]

燃燒室

由於燃料是固態的，因此只有燃料的表面能發生燃燒反應。與固態火箭相似的是，燃燒室內的燃料可以製造成不同形狀以獲得不同燃燒表面積。

噴嘴

燃燒室內部產生的大量高溫氣體經過噴嘴，壓縮再膨脹的過程使熱能轉換為動能，推進器因而獲得推力。相較於液態火箭，混合式火箭的氧化劑可以不必經過預熱升溫，因此噴嘴上不用纏繞複雜的管路。然而這也象徵噴嘴沒有低溫氧化劑的冷卻，因此較要求耐熱及隔熱。



推進劑


混合式火箭推進劑，透過液態的氧化劑和固態的燃料在燃燒室內發生氧化反應產生熱量及高溫氣體，然後通過噴嘴噴出並提供反作用力。



氧化劑

常見的氧化劑包括液態氧、笑氣。

燃料

常見的燃料包括橡膠、石蠟、高分子化合物，也有團隊曾經嘗試使用木材、棉花等物質作為燃料。

  • 臺灣前瞻火箭研究中心使用壓克力作為燃料及燃燒室本體，並使用液態氧作為氧化劑展示混合式火箭的運作，透明的燃燒室可以看見火焰在其中燃燒的情形。[3]

  • 日本的一間糖果公司使用棉花糖作為燃料，並成功將火箭推進248公尺高。[4]





相關條目




  • 固態火箭

  • 液體火箭發動機

  • 火箭發動機



參考資料





  1. ^ April 1954 Popular Mechanics magazine pp. 81-85. 2016-10-23


  2. ^ 20160929 ARRC Hybrid Rocket Engine Thrust Throttling Test (400N) 2016-10-24


  3. ^ Demonstration of hybrid rocket motor with acrylic and gaseous oxygen 2016-10-24


  4. ^ CANDY ROCKET PROJECT キャンディでハイブリッドロケットを飛ばせ！ 2016-10-24









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