[科普中国]-单组元液体推进剂

单组元液体推进剂（Single group liquid propellant）是指通过自身分解或自身燃烧提供能量和上质的液体推进剂。它在贮存环境下是安定的，但在有热源或催化剂存在时，会释放出大量的热和气体。单组元液体推进剂可以是在分子中同时含有可燃元素和氧的化合物(如硝基甲烷)，也可以是在常温下互不发生化学反应的安定的混介物(如过氧化氢-甲醇)， 还可以是分解时能放州大量热和气体的吸热化合物(如肼)。

简介单组元液体推进剂（Single group liquid propellant）是指通过自身分解或自身燃烧提供能量和上质的液体推进剂。它在贮存环境下是安定的，但在有热源或催化剂存在时，会释放出大量的热和气体。单组元液体推进剂可以是在分子中同时含有可燃元素和氧的化合物(如硝基甲烷)，也可以是在常温下互不发生化学反应的安定的混介物(如过氧化氢-甲醇)， 还可以是分解时能放州大量热和气体的吸热化合物(如肼)。单组元液体推进剂虽能量较低，但推进系统简单，便于控制，适用于脉冲工作，因此广泛用于姿态控制和轨道控制发动机，也可用于燃气发生器1。

绿色单组元液体推进剂1.绿色单组元液体推进剂的含义

欧洲航空局给出了“绿色单组元液体推进剂”的核心含义，即降低推进燃料的毒性和污染，并大量节省用于空间发射的费用，相继在2001、2004、2006年召开了绿色推进剂会议讨论绿色推进剂的发展。绿色推进剂的概念较广泛，包含有绿色固体推进剂、绿色液体推进剂、绿色凝胶推进剂等，研究新一代绿色单组元液体推进剂大都以替代肼为目标，其含义应包含：

①推进性能:对比上一代推进剂(肼)，比冲和密度比冲都应有所提高;

②低毒性:原料和产品毒性应尽量小且不致癌，在搬运和储存时降低危险系数;

③低污染:降低地面环境的污染(生产设备、试验台、发射场)，降低对大气的污染(臭氧消耗、温室效应)，降低对太空的污染(光学传感器、太空服);

④低成本:降低生产、运输，储存的成本。

2.肼和HAN基单组肼液体推进剂的性能对比

2000年以前，国外主要研究2种HAN基单组元液体推进剂技术，即以甘氨酸为燃料的低燃烧温度推进技术和以甲醇为燃料的高性能推进技术。甘氨酸为燃料推进剂的比冲略低于肼，但密度比冲高于肼，仍具有体积优势;甲醇为燃料推进剂的比冲略高于肼，密度比冲则高出50%以上。

美国空军在高性能HAN基单组元液体推进剂研究基础上，主导开发了系列AF-315单元推进剂。AF-315液体单元推进剂是HAN、羟乙基肼硝酸盐(HEHN)及水组成的混合物，通过改变配比可制得各种组成的单元推进剂。该单元推进剂与比冲相近的普通HAN单元推进剂相比，具有更低的点火温度和绝热燃烧温度。据资料报道AF-M315E推进剂(质量分数44.5%HAN、44.5%羟乙基肼硝酸盐及11%水混合物)，比肼单元推进剂的比冲高了11%，密度比冲高了70%。

3.肼和ADN基单组元液体推进剂的性能对比

瑞典防务局进行了大量ADN基单组元液体推进剂的研制工作!。1997年公开了代号为LMP-101的ADN单组元液体推进剂，但是其热稳定性较差，加热到一定程度会自动分解，有爆炸的危险。从安全考虑，又先后研制了代号为FLP-103、FLP-105、FLP-106、FLP-107的ADN基单组元液体推进剂。

ADN基单组元液体推进剂的比冲和密度比冲都高于肼和以甘氨酸为燃料的HAN基单组元液体推进剂，与以甲醇为燃料的HAN基单组元液体推进剂推进性能相当。

新型绿色单组元推进剂硝酸羟铵（HAN）基单组元液体推进剂为HAS燃料咖醇类甘氨酸、硝酸三乙醇胺等)和水的混和物。与固体推进剂相比具有能量高、性能易调节贮存和后勤供应方便等优点,最初被美国军方用作液体火炮发射药。将HAN,硝酸三乙醇胺(TEAN)和硝酸二乙基羟胺( DEHAN)按不同比例配制成系列产品LP1845 LP1846T和LP1898 3种推进剂,密度约1. 4g /cm3，理论比冲250s以上。

二硝酰胺铵(ADN)基单组元推进剂
二硝酰胺铵(ADN)是一种固体氧化剂，密度高,高温稳定性好，主要用于配制高能固体火箭推进剂。因ADN具有较高的吸湿性，可以将其溶解于水中,再添加适当的燃料,形成单组元液体推进剂ADN毒性远远小于无水肼(59mg/kg),比HAN还小许多(325mg/kg)特别适用于低污染的航天飞机助推系统和空间运输动力系统2。

新型绿色双组元推进剂1.过氧化氢基双组元液体推进剂

过氧化氢是一种环境友好的液体推进剂,其分解放出氧气和水，既可用作氧化剂又可用作单组元推进剂。当作为氧化剂使用时，与之匹配的燃料选择比较广泛，如肼类醇类烃类有机胺类等。高浓度过氧化氢与醇类或“非致癌自燃燃料”CINCH配对，是两种最有希望的末修级绿色推进剂组合。

2.一氧化二氮双组元液体推进剂

一氧化二氮是一种无毒安全的推进剂,可用于冷气推进单组元推进双组元推进固液推进和电阻加热推进等推进系模式。采用一氧化二氮作为推进剂的发动机推力可以从毫牛顿级到牛顿级以至千牛顿级，主要应用于小卫星微小卫星纳米卫星飞船等。
一氧化二氮作为双组元推进剂在国际上早有应用，但因自燃问题未解决，只能采用催化点火或火箭起动器点火，不适用于脉冲方式工作的姿控发动机。前苏联在1960年就曾采用一氧化二氮胺作为“东方号”载人飞船双组元推进剂。美国研制了一氧化二氮丙烷火箭发动机(NOP)，利用一氧化二氮催化分解作为丙烷的点火系统，并建议用一氧化二氮丙烷推进剂组合替代空间推进系统使用的自燃推进剂低温推进剂或固体推进剂，现已成功突破了一氧化二氮丙烷双组元推进系统的关键技术3。

本词条内容贡献者为:

尹维龙 - 副教授 - 哈尔滨工业大学