比沖

比沖

火箭發動機單位重量推進劑產生的衝量,或單位重量(力)流量的推進劑產生的推力,又稱比推力。比沖或比衝量是對一個推進系統的燃燒效率的描述。比沖的定義為:單位質量的推進劑所能帶來的衝量(動量的改變),單位為米/秒(m/s)或牛·秒/千克(N·s/kg),工程上習慣使用秒(s)。比沖IS=F/夵(秒),式中F為推力(牛),夵為重量(力)流量(牛/秒)。比沖是火箭發動機的重要性能參數,直接影響飛行器的射程和有效載荷。比沖大小對火箭的射程影響很大,比沖越高,射程越遠。

定義

火箭發動機比沖火箭發動機比沖

火箭發動機單位重

量推進劑產生的衝量,或單位重量(力)流量的推進劑產生的推力,又稱比推力。比沖或比衝量是對一個推進系統的燃燒效率的描述。比沖的定義為:單位質量的推進劑所能帶來的衝量(動量的改變),單位為米/秒(m/s)或牛·秒/千克(N·s/kg),工程上習慣使用秒(s)。比沖越高代表效率越好,亦即可以用相同質量的燃料產生更多的動量。

發動機 有效排氣速度(m/s, kg·m/s/kg) 比沖(s) 能量(百萬 焦耳 / 公斤 )
渦輪風扇發動機 29000( actual is ~300) 3000 0.05
固態火箭 2500 250 3.0
液態發動機 4400 450 9.7
離子推進器 29000 3000 430
可變比沖磁等離子火箭 30000~120000 3000~12000 1400

比沖IS=F/夵(秒),式中F為推力(牛),夵為重量(力)流量(牛/秒)。也有使用質量流量的,則比沖的單位為米/秒或牛·秒/千克。對於固體火箭發動機無法精確測量推進劑的重量(力)流量,只能用總衝量除以推進劑的總耗量求得平均比沖。比沖是火箭發動機的重要性能參數,直接影響飛行器的射程和有效載荷。比衝決定於發動機的結構設計、工作參數和使用的推進劑。工作介質噴射流速度越大,比沖越高。由熱力計算得到的推進劑在一定工作條件下的最大可能的比沖稱為理論比沖,是衡量推進劑能量特性的重要指標。單位體積推進劑產生的衝量為體積比沖(Iv),它等於推進劑密度(ρ)和比沖(IS)的乘積,即Iv=ρ·Is,因此也稱密度比沖,體積比沖的單位為牛·秒/米3。體積比沖是綜合評定火箭發動機的一個性能參數。體積比沖大,火箭結構重量可以減小。與發動機推力、推力室推力、海平面推力和真空推力相對應,比沖有發動機比沖、推力室比沖、海平面比沖和真空比沖。

影響因素

是衡量火箭發動機特性的重要參數,單位是秒(s)。比沖大小對火箭的射程影響很大,比沖越高,射程越遠。要獲得高比沖推進劑,要求推進劑具有高的化學能、高的燃燒效率和高的噴管效率,噴管形狀直接影響比沖的大小。

相關數據

目前一般的固體火箭發動機比沖在250~300秒,液體火箭發動機的比沖在250~500秒,電火箭發動機的比沖在700~2500秒。

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