为什么火箭需要带那么多固体燃料火箭发动机

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为什么火箭的燃料“装”在“暖水瓶”里?
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文章来源:广州能源研究所&&&&发布时间:&&【字号:&&&&&&】
  日,美国佛罗里达州肯尼迪航天中心发射场一阵轰鸣,哥伦比亚号航天飞机在火箭的携带下冲天而起,绝尘而去。哥伦比亚号航天飞机是第一个采用新型“助推剂”的航天器。这次航天飞机试飞取得成功后,新型“助推剂”——液氢就成为各航天器发射的主要燃料了。为什么要采用液氢作为航天器的主要燃料呢?&  氢普遍存在于自然界中,有“生命之源”之称的水(H2O),就是由氢原子与氧原子结合而构成的。氢极易在空气中燃烧。除核燃料之外,氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的。每千克氢燃烧后的热量,约为焦炭的4.5倍,汽油的3倍,酒精的3.9倍。如果把海水中的氢全部提取出来,它可产生的热量甚至比地球上所有的化石燃料(包括煤、石油、天然气等)放出的总热量还大9000倍。氢的燃烧产物是水,因此,氢能是世界上公认的最洁净的能源。&  氢如此可贵,可是却不能像煤、石油和天然气那样直接从地下开采。在自然界中,氢主要以和氧结合成水的形式存在,也不能直接为人们所用。因此为了得到氢,人们用热分解或电分解的方法把氢从水中分离出来。但这种方法需要耗费大量的煤、石油等化石能源,制取的成本很高。科学家们一直在进行探索其他的获得氢的方法,比如利用太阳能来制取氢、利用能够产生氢的细菌等。&  制取的氢在常态下是气体,而且在空气中很容易燃烧。大量氢气在空气中燃烧,会引起爆炸,非常危险。因此如何安全存储和运输氢,是氢能开发的关键之一。&  最普通的贮氢方法是高压气态储存法,就是利用瓶子将氢气储存起来。但由于氢气的密度小,0.5千克的氢气要储存到特制的40升钢瓶里需要150个大气压的高压。目前,国际上已经有可承受压力达8000万帕的轻质材料储氢瓶。对于固定地点的大量贮氢,比如制取氢气的工厂,可以采用地下贮存的方式,利用密封性好的气穴,采空的油田或盐窟等。这种方式只花费氢气的压缩费用而不需要贮氢容器的投资,可以大大的降低贮氢的费用,比较经济、安全,但是需要找到合适的地质、地理条件,并研究出良好的地下封口方法。&  由于发射火箭所需要的氢非常多,运用这种高压气态存储方法并不适合。于是科学家们想如果有个方法能够把大量的氢气“变形”存储起来就好了。20世纪初,英国物理学家杜瓦按照装开水的暖水瓶的原理(在铁壳里放一个双层之间真空镀水银的保温玻璃瓶),发明了储运液氢的高度真空绝热的“杜瓦瓶”,从而使低温液氢储存(又称深冷液化储氢)成为可能。这种方法是将氢气冷冻至-252.72℃,使其变为液体。液态氢密度高,体积小,可以通过加压的方式将他们灌至特制的深冷杜瓦瓶中。这就是为什么要把火箭的燃料“装”进“暖水瓶”中储存的原因。但是,这种存储氢气的方法非常昂贵,目前也只能运用于存储火箭的燃料。&火箭升空
(责任编辑:张楠)  1950年代美国研制成功氧化氢和聚乙烯作为火箭发动机的混合推进剂。1964年法国首先发射成功采用混合推进剂为动力的气象火箭。我国“长征一号D”运载火箭第一级、第二级用液体燃料火箭发动机,第三级用固体燃料火箭发动机,也是采用混合推进剂。
  液体燃烧剂常用“肼”(H2NNH2)。肼是一类含氮的化合物,是一种有毒、有腐蚀性的油状液体。欧洲的“阿里安”运载火箭,我国的“长征”系列运载火箭的第一、第二级燃料多数采用偏二甲肼和四氧化二氮的“二元推进剂”。但偏二甲肼有毒,在灌注操作中非常危险,另外偏二甲肼有腐蚀性,一旦错过了火箭发射的“气象时间窗”一段时间后,就必须更换火箭箭体。偏二甲肼也是目前世界上最普遍使用的火箭燃料。
  低温液体推进剂的技术是衡量一个国家航天技术先进的标志之一。我国的“长征”3号运载火箭第三级就采用液态氢、液态氧为推进剂的火箭发动机,成为世界上第三个掌握控制液态氢技术的国家。氢是所有元素中最活泼的,要控制好液氢燃烧的难度极高。所以液态氢一般不作为第一、二级火箭的燃料来使用,避免低空发射...
  1950年代美国研制成功氧化氢和聚乙烯作为火箭发动机的混合推进剂。1964年法国首先发射成功采用混合推进剂为动力的气象火箭。我国“长征一号D”运载火箭第一级、第二级用液体燃料火箭发动机,第三级用固体燃料火箭发动机,也是采用混合推进剂。
  液体燃烧剂常用“肼”(H2NNH2)。肼是一类含氮的化合物,是一种有毒、有腐蚀性的油状液体。欧洲的“阿里安”运载火箭,我国的“长征”系列运载火箭的第一、第二级燃料多数采用偏二甲肼和四氧化二氮的“二元推进剂”。但偏二甲肼有毒,在灌注操作中非常危险,另外偏二甲肼有腐蚀性,一旦错过了火箭发射的“气象时间窗”一段时间后,就必须更换火箭箭体。偏二甲肼也是目前世界上最普遍使用的火箭燃料。
  低温液体推进剂的技术是衡量一个国家航天技术先进的标志之一。我国的“长征”3号运载火箭第三级就采用液态氢、液态氧为推进剂的火箭发动机,成为世界上第三个掌握控制液态氢技术的国家。氢是所有元素中最活泼的,要控制好液氢燃烧的难度极高。所以液态氢一般不作为第一、二级火箭的燃料来使用,避免低空发射时爆炸的事故。多用作高空航行中高能末级火箭推进剂。
  固体火箭发动机为使用固体推进剂的相关信息火箭发动机。固体推进剂有聚氨酯、聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等。
  我国正在研制新一代无污染、大推力火箭发动机:120吨推力液氧煤油常温发动机和50吨推力液氢液氧低温发动机。120吨液氧煤油发动机具有推力大,比冲高的特点,在日完成600秒试车试验。50吨液氢液氧发动机具有无污染、高性能的优点,在日完成200秒试车。
其他答案(共2个回答)
燃料有三种.
一是传统的固体燃料偏二甲肼,是一种有机物燃料,燃烧时以四氧化二氮作为氧化剂.这类火箭发射时通常红烟滚滚,污染较大,即将被淘汰.中国目前的长征系列火箭都是采用这种燃料.
二是采用液体的煤油为燃料.由于煤油的价格只有偏二甲肼的1/30,所以能够很大程度上节约发射成本,污染也比偏二甲肼燃烧小得多.
第三种就是液氢燃料.目前还在各国的研究中.它的优点是完全无污染,生成物是水.而且和固体燃料相比,推力更大,经济性更好.
  各有各的特点。
  固体火箭的优点:结构简单;可靠性高;推力大(相比于液体发动机更容易把推力做大);不需要加注燃料,可以长期储存,使用维护方便。
  1950年代美国研制成功氧化氢和聚乙烯作为火箭发动机的混合推进剂。1964年法国首先发射成功采用混合推进剂为动力的气象火箭。我国“长征一号D”运载火箭第一级...
 火箭用于运载航天器叫航天运载火箭,用于运载军用炸弹叫火箭武器(无控制)或导弹(有控制)。航天运载火箭一般由动力系统、控制系统和结构系统组成,有的还加遥测、安全...
 推进剂供应系统的功用是按要求的流量和压力向燃烧室输送推进剂。按输送方式不同,有挤压式(气压式)和泵压式两类供应系统。挤压式供应系统是利用高压气体经减压器减压后...
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这个不是我熟悉的地区火箭燃料为什么要点燃才能产生反作用力【显卡吧】_百度贴吧
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火箭燃料为什么要点燃才能产生反作用力收藏
按照物理规律,只要往外喷不就有反作用力了吗,为什么非得要点燃呢
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你放个屁为什么不能飞出地球呢?
不点的话怎么喷?难道是你在吹么——来自 爱贴吧 Windows Phone 客户端
古二真。还有,楼主你都12级了骗分手段还这么低级。。。。。
直接喷能喷多久啊
这个要看质量守恒啊
= =,12级还骗分
为什么显卡要插到主板上才可以用?
期待楼主的火星科技
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燃烧能够膨胀,增加作用力。不燃烧也行,看内外环境压力差,压力差越大速度越快。
真感人啊。。。    ------幼稚,只是我们还不愿意长大,在一些小事情上面幼稚一下,不伤大雅
喷射也是需要能量的
喷子那么多 为什么他们不能当做推进呢... 你要说燃料? 好吧 翔就是他们的燃料
认真解答下LZ的问题。。燃烧的是液态的燃料,燃烧的过程就是液态变成气态的过程,体积扩大了千倍不止,这样才能瞬间产生高压喷出去。。而且燃料还可以储存。
固体燃料的怎么办?
动量守恒+10086
宇宙中没介质 哪来的反作用力
简单来说,燃料喷出的速度越快火箭得到的加速度越大,所以要点燃了再喷
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为兴趣而生,贴吧更懂你。或火箭需要什么燃料才能飞行呢?
火箭不能用汽油当燃料,不过液体燃料释放的能量大,推力也大,燃烧时间较长,因此,火箭大都采用液体燃料。目前发射运载火箭时的燃料和氧化剂,主要有:液氢液氧。由于控制好液麵烧的难度很高,所以一般不作为第一、二级火箭的燃料,避免低空发射的事故。液氢液氧多用作末端火箭推进剂。
初中物理就学过。火箭的燃料是液态氢,由于太空中没有燃烧所需的氧,所以火箭还搭载的有液态氧。火箭燃料选用氢的原因是,燃烧后只产生水,不会造成污染。
是液氢和液氧,它们是现在大部分火箭使用的燃料.它现在还是一种比较容易控制的燃料,但它燃烧的时间并不是很长,不然每次发射火箭时就不会用携带那么多的燃料了.
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这个不是我熟悉的地区为什么火箭燃料不都用液氢液氧?
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为什么火箭燃料不都用液氢液氧?
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与世界分享你的知识、经验和见解43 个回答炸几个火箭庆祝一下我来说说液氢液氧最大的优势和不足液氢液氧的优势:比冲高,这是题主提到的“高效”的专业说法。比冲是衡量火箭燃烧效率的指标,比冲值越高,消耗同样质量的燃料,产生的冲量越大(即火箭能获得更多的加速)不同燃料的比冲详见下图可见液氢液氧(第一个)是唯一比冲超过400的组合,燃烧产物是水。我国现在长征火箭上常用的是第三个,四氧化二氮+偏二甲肼,有剧毒哦~这样就扯到了题主提到的环保问题,其实这真的不是什么问题,相比火电厂烧的那些煤,汽车排的那些尾气,一年发射的那几根火箭对环境造成的污染真的是九牛一毛。何况中国的发射场都建在偏远地区,就算火箭变烟花了,也不过毒害了一片沙漠。设计航天器时,是否环保真的只是一个枝梢末节的问题然后就是液氢液氧的劣势:其实主要都是液氢的劣势,液氧+煤油或者别的燃烧剂没什么太大问题1、体积。液氢的密度是70 kg/m^3,相比之下煤油(RP1燃料,五号第一级用的)是820 kg/m^3,偏二甲肼是786 kg/m^3。液氢的密度不到别人的十分之一!(NASA网站上有个表:)这样带来一个巨大的问题就是,你需要一个巨大的罐子装液氢才够用:航天飞机的外燃料箱(橙罐)看起来很大,其实非常轻,发射时侧面两个固体助推器就占了全部质量的一半(相比之下固体燃料密度很高),剩下那个大罐子和航天飞机主体瓜分剩下的一半质量。而在橙罐中,那个深色的环往下的部分全部都是液氢,上面则是液氧(密度1141 kg/m^3)2、温度液氢的沸点是-252摄氏度,先不说自身的储存问题,这个温度首先就使液氢对和他一起装在火箭里的氧化剂非常的“不友好”,比如液氧的冰点是-219度。在一些简单的火箭设计中,燃烧剂和氧化剂的罐子是连在一起的,中间只有一层舱壁。而液氢罐和液氧罐却必须完全分离开,中间留空(所以上面的橙罐上会有一个那么长的深色区域),不然液氢就把隔壁的液氧给冻住了。3、储存因为极端低温,液氢和液氧的储存比较麻烦,如上图中外置燃料箱上的橙色涂料就是保温涂层。题主说液氢液氧在工业和民用领域非常普遍,这是因为这些领域都在地面上!地上的冷却系统再重也没问题,但是却不能搬到火箭上。实际上,火箭中的燃料罐基本都没有主动冷却,而只有尽量保温。即便如此,通常火箭中液氢罐的保温罐体本身往往可以占到满罐总质量的10%,而别的燃料罐这个值都是个位数(这个也和液氢的低密度有关)。这样一来又浪费一些了液氢高比冲带来的效率4、蒸发液氢和液氧被称为Cryogenic Propellant,这类燃料都有个蒸发的问题。前面说到火箭中液氢和液氧罐只能被动保温,而保温再好也是挡不住温度上升的,因此罐子不能完全封闭,否则随着温度上升,低温液体会不断蒸发成气体会导致内部压力过大而爆炸。实际上液氢和液氧都是在发射倒计时前才现场注入火箭内的,从那时起燃料罐就开始不断漏气泄压(更正一下图片,发射前的火花是为了消耗掉漏出来的的燃料,而之前那个喷白雾主要是主动泵进引擎用来降温的液氧)如果飞行中火箭发动机需要中途关机,等待二次点火,阀门也不能关死。因此液氢液氧只能用作发射燃料,不能在航天器上长期储存,不然就漏光了。像需要长时间运行的空间站,卫星,火星和深空探测器上,是绝对不可能用液氢+液氧的。这些航天器上往往会使用稳定得多的燃料,如广泛用于姿态控制喷口的联氨,比冲只有220,但是冰点2度,沸点114度,长期储存起来就方便的多。5.点火上文提到的偏二甲肼+四氧化二氮只要发生接触就会直接燃烧,无需点火系统。联氨更是只需要流过喷口前的一块催化剂就可以自主分解燃烧。这种发动机启动时只需要油泵开始工作即可。而液氢液氧发动机每次启动都需要主动点火,这样既增加了发动机的复杂程度,更多了一个可能失效的系统===================宣传一下刚开的专栏:别怕,我们用人话来谈谈Rocket Science讲一些火箭发射过程中的实操经验(虽然是二十年前的经验,不过在壳体材料和燃料没有变化的情况下应该还有用):1、液氢液氧加注过程比偏二甲肼四氧化二氮危险得多。液氢液氧加注时,发射塔上的人要穿防静电服,因为液氢液氧易挥发,静电火花都可能引起爆炸,我有次未穿防静电服上下塔,被吓得要死,一直抓着铁栏杆释放静电。2、偏二甲肼四氧化二氮加注也有挥发,因为有毒性,有时需要戴防毒面具,但空气中浓度不高时不戴也没问题。一般来说,要求没有明火,但是我也见过战士在加注管道附近抽烟的。3、偏二甲肼四氧化二氮相对比较稳定,记得有一次加注完后,在发射过程中卫星出现问题,火箭带着燃料竖在发射塔上有相当长一段时间,大概是一周还是半个月,年代久远不记得了,每天都是太阳晒着,也没什么问题,发射前补充加注了一些,然后发射成功了。但是液氢液氧的话,映像中最多只敢推迟24小时而已。4、液氢温度低,分子小,易于从微小孔隙散逸,对材料要求太高,其它燃料要好很多,抗腐蚀抗压有一定气密性就可以了。5、液氢液氧总体成本更高,可靠性更低,作为商业发射的选择,如果不是比推不够,能用常规燃料还是用常规的好。这是我曾经在西昌卫星发射中心的一点点经验,多年不搞了,希望有用。再补充一点题外的东西,当年负责加注偏二甲肼四氧化二氮的兄弟们,只有一个生的女儿,其他全部生的儿子,不知道是否因为可能燃料对体内酸碱度或者其它因素有影响?可惜没有人就这方面研究。相关问题 22 个回答 9 个回答<div data-state='{&env&:{&isWechat&:false,&isQQNews&:false,&isAppView&:false},&timestamp&:4,&currentUser&:null,&questions&:{&&:{&status&:{&isLocked&:false,&isClose&:false,&unnormalDetails&:null,&isEvaluate&:false,&isSuggest&:false},&isTop&:false,&author&:{&avatarUrlTemplate&:&/d79681c94_{size}.jpg&,&name&:&阿牛newsan&,&headline&:&宇宙流浪者。&,&badge&:[],&userType&:&people&,&isAdvertiser&:false,&avatarUrl&:&/d79681c94_is.jpg&,&isOrg&:false,&type&:&people&,&url&:&&,&urlToken&:&a-niu-newsan&,&id&:&73d1ad4cbc&},&created&:,&url&:&&,&title&:&为什么火箭燃料不都用液氢液氧?&,&detail&:&既然液氧液氢是高效环保的燃料,为什么火箭不是全部都用这个?还要用其它高毒剧毒或对环境影响很大的燃料?查了很大资料都说是什么需要临时灌注,需要低温保存,制备困难,运输困难等等……等等……我就搞不懂了,液氢液氧在工业和民用都非常普遍了,通常都说灌装常温保存运输,怎么到了火箭上就有那么多苛刻的条件了呢?&,&answerCount&:43,&updatedTime&:,&commentCount&:7,&questionType&:&normal&,&visitCount&:207457,&type&:&question&,&id&:,&isNormal&:true}},&answers&:{&&:{&suggestEdit&:{&status&:false,&title&:&&,&url&:&&,&tip&:&&,&reason&:&&,&unnormalDetails&:null},&isCollapsed&:false,&author&:{&avatarUrlTemplate&:&/ccf51b8454bfde_{size}.jpg&,&name&:&Phil&,&isAdvertiser&:false,&url&:&&,&badge&:[],&userType&:&people&,&headline&:&炸几个火箭庆祝一下&,&avatarUrl&:&/DownloadImg/7/.jpg&,&isOrg&:false,&type&:&people&,&urlToken&:&du-phil&,&id&:&81eaf579c32784f55bdb99aaaf80a1d8&},&url&:&&,&question&:{&title&:&为什么火箭燃料不都用液氢液氧?&,&url&:&&,&created&:,&updatedTime&:,&questionType&:&normal&,&type&:&question&,&id&:},&isSticky&:null,&excerpt&:&我来说说液氢液氧最大的优势和不足 液氢液氧的优势: 比冲高,这是题主提到的“高效”的专业说法。比冲是衡量火箭燃烧效率的指标,比冲值越高,消耗同样质量的燃料,产生的冲量越大(即火箭能获得更多的加速)不同燃料的比冲详见下图 可见液氢液氧(第一个)是唯一比冲超过400的组合,燃烧产物是水。我国现在长征火箭上常用的是第三个,四氧化二氮+偏二甲肼,有剧毒哦~ 这样就扯到了题主提到的环保问题,其实这真的不是什么问题…&,&updatedTime&:,&content&:&我来说说液氢液氧最大的优势和不足液氢液氧的优势:比冲高,这是题主提到的“高效”的专业说法。比冲是衡量火箭燃烧效率的指标,比冲值越高,消耗同样质量的燃料,产生的冲量越大(即火箭能获得更多的加速)不同燃料的比冲详见下图可见液氢液氧(第一个)是唯一比冲超过400的组合,燃烧产物是水。我国现在长征火箭上常用的是第三个,四氧化二氮+偏二甲肼,有剧毒哦~这样就扯到了题主提到的环保问题,其实这真的不是什么问题,相比火电厂烧的那些煤,汽车排的那些尾气,一年发射的那几根火箭对环境造成的污染真的是九牛一毛。何况中国的发射场都建在偏远地区,就算火箭变烟花了,也不过毒害了一片沙漠。设计航天器时,是否环保真的只是一个枝梢末节的问题然后就是液氢液氧的劣势:其实主要都是液氢的劣势,液氧+煤油或者别的燃烧剂没什么太大问题1、体积。液氢的密度是70 kg/m^3,相比之下煤油(RP1燃料,五号第一级用的)是820 kg/m^3,偏二甲肼是786 kg/m^3。液氢的密度不到别人的十分之一!(NASA网站上有个表:)这样带来一个巨大的问题就是,你需要一个巨大的罐子装液氢才够用:航天飞机的外燃料箱(橙罐)看起来很大,其实非常轻,发射时侧面两个固体助推器就占了全部质量的一半(相比之下固体燃料密度很高),剩下那个大罐子和航天飞机主体瓜分剩下的一半质量。而在橙罐中,那个深色的环往下的部分全部都是液氢,上面则是液氧(密度1141 kg/m^3)航天飞机的外燃料箱(橙罐)看起来很大,其实非常轻,发射时侧面两个固体助推器就占了全部质量的一半(相比之下固体燃料密度很高),剩下那个大罐子和航天飞机主体瓜分剩下的一半质量。而在橙罐中,那个深色的环往下的部分全部都是液氢,上面则是液氧(密度1141 kg/m^3)2、温度液氢的沸点是-252摄氏度,先不说自身的储存问题,这个温度首先就使液氢对和他一起装在火箭里的氧化剂非常的“不友好”,比如液氧的冰点是-219度。在一些简单的火箭设计中,燃烧剂和氧化剂的罐子是连在一起的,中间只有一层舱壁。而液氢罐和液氧罐却必须完全分离开,中间留空(所以上面的橙罐上会有一个那么长的深色区域),不然液氢就把隔壁的液氧给冻住了。3、储存因为极端低温,液氢和液氧的储存比较麻烦,如上图中外置燃料箱上的橙色涂料就是保温涂层。题主说液氢液氧在工业和民用领域非常普遍,这是因为这些领域都在地面上!地上的冷却系统再重也没问题,但是却不能搬到火箭上。实际上,火箭中的燃料罐基本都没有主动冷却,而只有尽量保温。即便如此,通常火箭中液氢罐的保温罐体本身往往可以占到满罐总质量的10%,而别的燃料罐这个值都是个位数(这个也和液氢的低密度有关)。这样一来又浪费一些了液氢高比冲带来的效率4、蒸发液氢和液氧被称为Cryogenic Propellant,这类燃料都有个蒸发的问题。前面说到火箭中液氢和液氧罐只能被动保温,而保温再好也是挡不住温度上升的,因此罐子不能完全封闭,否则随着温度上升,低温液体会不断蒸发成气体会导致内部压力过大而爆炸。实际上液氢和液氧都是在发射倒计时前才现场注入火箭内的,从那时起燃料罐就开始不断漏气泄压(更正一下图片,发射前的火花是为了消耗掉漏出来的的燃料,而之前那个喷白雾主要是主动泵进引擎用来降温的液氧)如果飞行中火箭发动机需要中途关机,等待二次点火,阀门也不能关死。因此液氢液氧只能用作发射燃料,不能在航天器上长期储存,不然就漏光了。像需要长时间运行的空间站,卫星,火星和深空探测器上,是绝对不可能用液氢+液氧的。这些航天器上往往会使用稳定得多的燃料,如广泛用于姿态控制喷口的联氨,比冲只有220,但是冰点2度,沸点114度,长期储存起来就方便的多。如果飞行中火箭发动机需要中途关机,等待二次点火,阀门也不能关死。因此液氢液氧只能用作发射燃料,不能在航天器上长期储存,不然就漏光了。像需要长时间运行的空间站,卫星,火星和深空探测器上,是绝对不可能用液氢+液氧的。这些航天器上往往会使用稳定得多的燃料,如广泛用于姿态控制喷口的联氨,比冲只有220,但是冰点2度,沸点114度,长期储存起来就方便的多。5.点火上文提到的偏二甲肼+四氧化二氮只要发生接触就会直接燃烧,无需点火系统。联氨更是只需要流过喷口前的一块催化剂就可以自主分解燃烧。这种发动机启动时只需要油泵开始工作即可。而液氢液氧发动机每次启动都需要主动点火,这样既增加了发动机的复杂程度,更多了一个可能失效的系统===================宣传一下刚开的专栏:别怕,我们用人话来谈谈Rocket 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