火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)與應(yīng)用研究

伍賽特

上海汽車集團(tuán)股份有限公司

0 引言

廣義上的推進(jìn)是指改變慣性參考系中物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的行為。推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生的力可以使靜止物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)、改變物體運(yùn)動(dòng)的速度或克服物體在黏性介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力。噴氣推進(jìn)是一種依靠噴射物質(zhì)的動(dòng)量傳遞給物體上的反作用力實(shí)現(xiàn)物體運(yùn)動(dòng)的方法。

1 火箭推進(jìn)

火箭推進(jìn)是一類通過噴射自身攜帶的物質(zhì)產(chǎn)生推力的噴氣推進(jìn)，這些物質(zhì)稱為工質(zhì)或推進(jìn)劑[1-2]；通管推進(jìn)是另一類噴氣推進(jìn)，它包括渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，這些發(fā)動(dòng)機(jī)通常也稱為吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。通管推進(jìn)裝置大多數(shù)利用周圍介質(zhì)作為推進(jìn)劑，周圍介質(zhì)與裝置中儲(chǔ)存的燃料燃燒從而獲得能量。

火箭推進(jìn)最常用的能源來(lái)自化學(xué)燃燒，也可由太陽(yáng)輻射和核反應(yīng)提供。與此類似，各種推進(jìn)裝置可分為化學(xué)推進(jìn)、核推進(jìn)以及太陽(yáng)能推進(jìn)等幾類。輻射能也可以從太陽(yáng)以外的能源獲得，理論上還包括通過地面發(fā)射的微波和激光束傳輸?shù)哪芰俊：四軄?lái)源于原子核內(nèi)的質(zhì)能轉(zhuǎn)換，可以通過裂變或聚變產(chǎn)生。能源是火箭性能的核心，因此，考量了飛行器自身攜帶的或飛行器外部提供的各種能源?；鸺七M(jìn)系統(tǒng)中有效的能量輸入是熱能或電能，有效的輸出推力來(lái)自噴射物質(zhì)的動(dòng)能以及燃燒室內(nèi)壁和噴管出口處的推進(jìn)劑壓力。因此，火箭推進(jìn)系統(tǒng)主要將輸入的能量轉(zhuǎn)換為排出氣體的動(dòng)能。噴射出的物質(zhì)可以是固態(tài)的，也可以是液態(tài)或氣態(tài)的。通常，噴出的物質(zhì)是兩相或多相混合物。在極高的溫度下，噴出的物質(zhì)還可能是等離子體，這是一種導(dǎo)電的氣體。

2 通管噴氣推進(jìn)

這類推進(jìn)方式通常稱為吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，它們由通管內(nèi)用于約束空氣流動(dòng)的裝置和給予管道內(nèi)氣流能量的裝置組成。這類發(fā)動(dòng)機(jī)利用空氣中的氧氣與飛行器自帶的燃料進(jìn)行燃燒。這類發(fā)動(dòng)機(jī)包括渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)。

由于高比沖（這是后面將定義的性能指標(biāo)）可直接用于提升射程，因此在飛行高度相對(duì)較低時(shí)，吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)在飛行器射程上比化學(xué)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)更有優(yōu)勢(shì)。但是，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的獨(dú)特特點(diǎn)（如推重比高、推力迎風(fēng)面積比高、推力幾乎與飛行高度無(wú)關(guān)）使其能夠在稀薄空氣尤其是在太空中飛行。

當(dāng)飛行馬赫數(shù)大于2時(shí)，大氣層內(nèi)的飛行就可以采用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)（一種純通管發(fā)動(dòng)機(jī)）。在沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)中空氣純粹靠氣體動(dòng)力學(xué)原理壓縮，并且通過增加流經(jīng)其內(nèi)的亞聲速壓縮空氣的動(dòng)量產(chǎn)生推力，除了沒有壓氣機(jī)和渦輪外，其內(nèi)部構(gòu)成基本上類似于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)與渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。使用烴類燃料的亞聲速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的速度上限約為5馬赫；使用氫燃料同時(shí)用氫冷卻，可至少把速度上限提高到16馬赫。超聲速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)也稱為超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，目前已經(jīng)在驗(yàn)證飛行器上進(jìn)行了測(cè)試。所有沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)必須依靠火箭助推器或機(jī)載發(fā)射加速到超聲速狀態(tài)和設(shè)計(jì)飛行高度，并產(chǎn)生斜激波以壓縮并降低入口處空氣速度。亞聲速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用于艦載和地面發(fā)射的防空導(dǎo)彈。

有一種概念超聲速飛行器將使用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的高速飛行器和一級(jí)或二級(jí)火箭助推器結(jié)合，它們可以將飛行器加速至其設(shè)計(jì)飛行狀態(tài)，在50 000 m高度上以25馬赫的速度飛行。

近年來(lái)，在火箭技術(shù)方面沒有出現(xiàn)真正新的或重要的概念，這反映了此領(lǐng)域已趨于成熟，僅出現(xiàn)了少數(shù)已驗(yàn)證概念的新應(yīng)用?；鸺七M(jìn)領(lǐng)域研究和開發(fā)工作的努力方向通常包括在新應(yīng)用中使用新方法、新設(shè)計(jì)、新材料以及新制造工藝，降低成本并加快進(jìn)度。

3 火箭推進(jìn)的分類及技術(shù)特點(diǎn)

火箭推進(jìn)系統(tǒng)可按照以下多種方式分類：能源類型（化學(xué)能、核能或太陽(yáng)能）；基本功能（助推器、主級(jí)或上面級(jí)、姿態(tài)控制、軌道位置保持等）；飛行器類型（飛機(jī)、導(dǎo)彈、助飛器、空間飛行器等）；推力大??；推進(jìn)劑種類；結(jié)構(gòu)形式；飛行器上火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的臺(tái)數(shù)等。

還有一種火箭是按照產(chǎn)生推力的方法進(jìn)行分類的。實(shí)際火箭發(fā)動(dòng)機(jī)大多數(shù)利用了氣體在超聲速噴管中進(jìn)行熱力學(xué)膨脹的原理。推進(jìn)劑內(nèi)能轉(zhuǎn)化為排氣的動(dòng)能，同時(shí)推力也來(lái)自作用在排氣接觸面上的氣體壓力[3]。航空噴氣推進(jìn)、火箭推進(jìn)、核推進(jìn)、激光推進(jìn)、太陽(yáng)熱推進(jìn)以及某些電推進(jìn)都利用了與此相同的熱力學(xué)原理和相同的通用裝置（燃燒室加噴管）。非熱能型電推進(jìn)采用與此完全不同的方法產(chǎn)生推力，這些電推進(jìn)系統(tǒng)利用磁場(chǎng)和／或電場(chǎng)加速氣體密度極低的帶電分子或原子。

3.1 化學(xué)火箭推進(jìn)

化學(xué)推進(jìn)劑通常包括一種燃料和一種氧化劑，它在高壓燃燒室中燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的能量把反應(yīng)氣體產(chǎn)物加熱到很高的溫度（2 500～4 100℃），這些氣體隨后在超聲速噴管中膨脹并加速到很高的速度（1 800～4 300 m/s）。由于這些氣體的溫度約為鋼熔點(diǎn)的2倍，故發(fā)動(dòng)機(jī)上所有與高溫燃?xì)饨佑|的表面都必須進(jìn)行冷卻或隔熱。按照推進(jìn)劑的物態(tài)，化學(xué)火箭推進(jìn)裝置可分為多種類型。

液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)使用液體推進(jìn)劑，推進(jìn)劑在壓力作用下從貯箱流到推力室。液體雙組元推進(jìn)劑由一種液體氧化劑（如液氧）和一種液體燃料（如煤油）組成。單組元推進(jìn)劑是一種在適當(dāng)催化下可以分解成高溫氣體的單一液體[4]。

氣體擠壓式供應(yīng)系統(tǒng)大多用于推力小、總沖低的推進(jìn)系統(tǒng)[5]，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)通常有多個(gè)推力室。在推力室內(nèi)，推進(jìn)劑經(jīng)過反應(yīng)變成高溫燃?xì)?，隨后燃?xì)馔ㄟ^一個(gè)超聲速噴管，在被加速后以極高的速度排出，從而把動(dòng)量施加在飛行器上。超聲速噴管包括收斂段、喉部及錐形或鐘形的擴(kuò)張段[6]。

某些液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)允許重復(fù)工作，可任意啟動(dòng)和關(guān)機(jī)。如果推力室具有足夠的冷卻能力，液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)可連續(xù)工作數(shù)小時(shí)，僅取決于推進(jìn)劑供應(yīng)情況。液體火箭推進(jìn)系統(tǒng)需要各種精密的閥門、復(fù)雜的輸送裝置（包括推進(jìn)劑泵、渦輪和燃?xì)獍l(fā)生器）。液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)都具有推進(jìn)劑增壓裝置以及相對(duì)比較復(fù)雜的燃燒室或推力室。

在固體推進(jìn)劑火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中，用于燃燒的推進(jìn)劑裝填在燃燒室或發(fā)動(dòng)機(jī)殼體內(nèi)。固體推進(jìn)劑裝藥稱為藥柱，它包含完全燃燒所需的所有化學(xué)成分。一旦點(diǎn)燃，它通常以預(yù)定的速率在所有暴露的藥柱內(nèi)表面上平穩(wěn)燃燒[7]。發(fā)動(dòng)機(jī)的圓柱形藥孔與四個(gè)槽道的內(nèi)表面最先燃燒。藥柱內(nèi)腔隨著推進(jìn)劑的燃燒及消耗不斷增大。燃燒產(chǎn)生的高溫燃?xì)饬鹘?jīng)超聲速噴管從而產(chǎn)生推力。一旦點(diǎn)燃，發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥會(huì)依預(yù)設(shè)方式有序地燃燒，直到推進(jìn)劑全部耗光。

氣體推進(jìn)劑火箭發(fā)動(dòng)機(jī)使用自身攜帶的高壓氣體（如空氣、氮?dú)饣蚝猓┳鳛楣べ|(zhì)。儲(chǔ)存氣體需要相對(duì)較重的氣瓶。冷氣發(fā)動(dòng)機(jī)曾用于許多早期航天器的低推力機(jī)動(dòng)和姿態(tài)控制系統(tǒng)，有些目前仍在使用。利用電能或燃燒某種單組元推進(jìn)劑在燃燒室內(nèi)加熱氣體可提高其性能，這種系統(tǒng)通常稱為熱氣推進(jìn)系統(tǒng)。

混合推進(jìn)劑火箭推進(jìn)系統(tǒng)同時(shí)使用液體與固體推進(jìn)劑。例如，若一種液體氧化劑噴入裝有含碳固體燃料藥柱的燃燒室，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)將產(chǎn)生高溫燃?xì)狻?/p>

3.2 通管噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)與火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的組合

“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈使用串聯(lián)兩級(jí)推進(jìn)系統(tǒng)，導(dǎo)彈利用固體火箭助推器從發(fā)射平臺(tái)發(fā)射，助推器工作結(jié)束后與導(dǎo)彈分離。隨后，導(dǎo)彈使用一臺(tái)小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)維持低空飛行，以幾乎不變的亞聲速飛向目標(biāo)。

通管火箭發(fā)動(dòng)機(jī)有時(shí)也稱為空氣補(bǔ)燃火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，它結(jié)合了火箭發(fā)動(dòng)機(jī)與沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的原理。通管火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的性能（比沖）要高于化學(xué)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，但其只能在大氣層內(nèi)工作。通常，空氣補(bǔ)燃火箭發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)將空氣與火箭發(fā)動(dòng)機(jī)排氣（為了補(bǔ)燃，排氣是富燃的）按比例混合，從而使其依然能保持火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的特性，如高靜態(tài)推力、高推重比。但實(shí)際上，通管火箭發(fā)動(dòng)機(jī)通常更像一種沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，主要體現(xiàn)為它必須先被加速到工作速度，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)組件更多是作為富燃燃?xì)獍l(fā)生器（液體或固體的）使用的。

火箭發(fā)動(dòng)機(jī)與沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的原理可結(jié)合起來(lái)。這種方法的一個(gè)例子是使兩種推進(jìn)系統(tǒng)按順序先后工作，隨后串聯(lián)起來(lái)并共用一個(gè)燃燒室。小尺寸的構(gòu)型方案，即所謂的一體化火箭沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，在采用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的空射導(dǎo)彈上很有前景。火箭發(fā)動(dòng)機(jī)要轉(zhuǎn)變?yōu)闆_壓發(fā)動(dòng)機(jī)，需要擴(kuò)大排氣噴管喉部面積（通常是拋掉火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管部分），連通沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道與燃燒室，隨后按常規(guī)程序啟動(dòng)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。

固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)使用固體燃料藥柱，燃料汽化或燒蝕后與空氣反應(yīng)。有一種獲得專利的含硼固體燃料，將其制成類似固體推進(jìn)劑的藥柱，以混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的方式燃燒，已獲得較高的燃燒效率。

3.3 核火箭發(fā)動(dòng)機(jī)

核火箭發(fā)動(dòng)機(jī)基本上是一種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，其動(dòng)力輸入來(lái)自單個(gè)核反應(yīng)堆，而非任何化學(xué)燃燒。一臺(tái)帶有核裂變石墨反應(yīng)堆的試驗(yàn)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在20世紀(jì)60年代制造出來(lái)，并用液態(tài)氫作為推進(jìn)劑進(jìn)行了地面測(cè)試。

公眾的擔(dān)憂導(dǎo)致了核火箭發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目的終止，因?yàn)槿魏蔚孛婊蝻w行事故都可能在地球環(huán)境中意外傳播放射性物質(zhì)。由于在未來(lái)幾十年內(nèi)，核火箭發(fā)動(dòng)機(jī)不太可能得到發(fā)展，所以在此不進(jìn)行進(jìn)一步討論。

3.4 電火箭推進(jìn)

電推進(jìn)很吸引人，因?yàn)樗男阅茌^高且使用較少的推進(jìn)劑就能產(chǎn)生所需的推力，但現(xiàn)有的電源限制了其只能提供相對(duì)較低的推力。此類推進(jìn)系統(tǒng)對(duì)于地面發(fā)射和大氣飛行來(lái)說非常不足，因?yàn)樗陨硇枰喈?dāng)笨重且相對(duì)低效的電源（但是在航天器中通?？梢耘c其他子系統(tǒng)共享）。與化學(xué)推進(jìn)不同，電推進(jìn)利用的能量源（核能、太陽(yáng)輻射或電池）不包含在所使用的推進(jìn)劑中。通常電推進(jìn)系統(tǒng)的推力很小，為了使航天器得到較高的速度增量，需要比化學(xué)推進(jìn)長(zhǎng)得多的時(shí)間施加這個(gè)小推力（和小加速度），有些需要數(shù)月甚至數(shù)年。

3.5 其他火箭推進(jìn)方案

一種方案是太陽(yáng)能熱火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。它用一個(gè)大直徑光學(xué)設(shè)備把太陽(yáng)光集中到一個(gè)接收器或光學(xué)空腔內(nèi)。接收器由高溫金屬制成，有一個(gè)換熱器把工質(zhì)（通常是液氫）加熱到約2 500℃，高溫氣體從一個(gè)或多個(gè)噴管排出。一個(gè)試驗(yàn)性的太陽(yáng)能熱火箭推進(jìn)系統(tǒng)于2012年在某衛(wèi)星上進(jìn)行了測(cè)試。

另一種方案是太陽(yáng)帆。它基本上是一個(gè)很大的光子反射面。太陽(yáng)帆的動(dòng)力來(lái)源于航天器外部，但航天器只能往遠(yuǎn)離太陽(yáng)的方向飛行。還提出了把輻射能量通過激光或微波從地面站傳送到衛(wèi)星上的方案，但相關(guān)測(cè)試尚未開展。

4 火箭推進(jìn)的應(yīng)用

由于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)能達(dá)到其他推進(jìn)裝置無(wú)法比擬的性能，因此它具有自己的應(yīng)用領(lǐng)域，并且通常不會(huì)與其他推進(jìn)裝置競(jìng)爭(zhēng)。為任何特定應(yīng)用選擇最佳的火箭推進(jìn)系統(tǒng)種類和設(shè)計(jì)都是一個(gè)復(fù)雜的過程，這涉及許多因素，包括系統(tǒng)性能、可靠性、成本、推進(jìn)系統(tǒng)尺寸和兼容性。

4.1 運(yùn)載火箭

人類自1957年以來(lái)已經(jīng)進(jìn)行了不計(jì)其數(shù)的航天發(fā)射，成功率超過95%。運(yùn)載火箭或助推器可大致分為一次性的或可回收、可重復(fù)使用的；按推進(jìn)劑的類型可分為常溫的或低溫的、液體或固體推進(jìn)劑的；按火箭級(jí)數(shù)可分為單級(jí)的[8]、兩級(jí)的等；也可按有效載荷或火箭的尺寸及質(zhì)量，載人或無(wú)人來(lái)分類。運(yùn)載火箭有許多不同的飛行任務(wù)和有效載荷，據(jù)此可分為以下幾類：商業(yè)任務(wù)（如通信）、軍事任務(wù)（如偵察）、非軍事任務(wù)（如氣象觀測(cè)）和太空探索任務(wù)（如飛往其他行星）。

每種運(yùn)載火箭都有其特定的飛行目標(biāo)，如某地球軌道或月球著陸。通?；鸺卸?jí)到五級(jí)，每一級(jí)都有自己的推進(jìn)系統(tǒng)，各級(jí)通常按順序在下面一級(jí)工作結(jié)束后開始點(diǎn)火?；鸺?jí)數(shù)的選擇與特定的空間彈道、機(jī)動(dòng)次數(shù)與類型、單位質(zhì)量推進(jìn)劑的能量、載荷的大小以及其他一些因素有關(guān)。第一級(jí)通常稱為主推級(jí)，是最大的一級(jí)。這一級(jí)火箭在第二級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火工作前與上升的火箭分離。在火箭上增添額外的一級(jí)能顯著增加有效載荷（如攜帶更多的科學(xué)儀器或通信設(shè)備）。

實(shí)際上，多級(jí)運(yùn)載火箭的每一級(jí)本身就是一枚完整的火箭，它有自己的推進(jìn)劑、自己的一臺(tái)或多臺(tái)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和自己的控制系統(tǒng)。一旦某一級(jí)的推進(jìn)劑耗盡，該級(jí)火箭的剩余質(zhì)量（包括空貯箱、殼體、結(jié)構(gòu)件、儀器設(shè)備等）對(duì)于后幾級(jí)火箭就毫無(wú)用處。通過拋離這些無(wú)用質(zhì)量，攜帶有效載荷的最后一級(jí)的末速度可以加速到比不分級(jí)的火箭更高。在低軌運(yùn)載火箭中，固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)與液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)都有廣泛的應(yīng)用。

4.2 航天器

航天器按其任務(wù)不同可分為地球衛(wèi)星、月球航天器、行星際航天器和跨太陽(yáng)系航天器等幾種，也可分為載人航天器與無(wú)人航天器。通常可將衛(wèi)星分類為通信、氣象、導(dǎo)航、科學(xué)探索、深空探測(cè)、觀測(cè)（包括雷達(dá)監(jiān)視）、偵察和其他用途的衛(wèi)星?；鸺七M(jìn)系統(tǒng)既可用作航天器的主推進(jìn)功能（加速度沿飛行方向，用于如軌道抬升、入軌、變軌機(jī)動(dòng)等），也可用于完成輔助推進(jìn)功能。輔助推進(jìn)功能有姿態(tài)控制、自旋控制、動(dòng)量輪和陀螺卸載、空間交會(huì)、級(jí)間分離、貯箱推進(jìn)劑沉底等。航天器一般需要多臺(tái)不同火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，有些推力很小。對(duì)于航天器三軸姿態(tài)控制，由于各軸都要控制正負(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，推進(jìn)系統(tǒng)必須能提供6個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的純力矩，因此至少需要12個(gè)推力器。有些任務(wù)只需要4～6個(gè)推力器，而復(fù)雜的載人航天器所有艙段的推力器總數(shù)可達(dá)20～50個(gè)。通常，小型姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)需要發(fā)出脈沖推力或短時(shí)間的推力，需要重復(fù)啟動(dòng)數(shù)千次。

大多數(shù)航天器和運(yùn)載火箭使用液體發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行主推進(jìn)，因?yàn)樗鼈兙哂懈玫男阅?。液體推進(jìn)劑在主推進(jìn)系統(tǒng)和輔助推進(jìn)系統(tǒng)上都有應(yīng)用。少數(shù)飛行器使用固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)作為助推級(jí)，有些用于入軌。有些航天器使用電推進(jìn)成功進(jìn)行了姿態(tài)控制。電推進(jìn)系統(tǒng)最近也已用于長(zhǎng)期空間飛行中的一些主要和次要航天器推進(jìn)任務(wù)。由于它們的推力較低，使用電推進(jìn)的空間操作或機(jī)動(dòng)需要相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到所需的速度增量。例如，從低地球軌道轉(zhuǎn)移到地球同步軌道可能需要長(zhǎng)達(dá)2～3個(gè)月的時(shí)間，相比之下化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)只需要幾個(gè)小時(shí)。利用全電推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行上面級(jí)設(shè)計(jì)是一種相對(duì)較新的趨勢(shì)。

微推進(jìn)是適用于小于100 kg或220 lb的小型航天器的推力水平新名詞。它包含各種不同的推進(jìn)方法，例如，某些極低推力的液體單組元和雙組元火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、小型氣體推進(jìn)劑火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、數(shù)種電推進(jìn)系統(tǒng)，及其新出現(xiàn)的先進(jìn)版本。它們?cè)S多都是基于新興的制造技術(shù)，通過微機(jī)械加工和機(jī)電加工來(lái)處理非常小的部件（閥門、推力器、開關(guān)、絕緣器或傳感器）。

4.3 軍事及其他應(yīng)用

目前，美國(guó)新型導(dǎo)彈的推進(jìn)系統(tǒng)幾乎全采用固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。導(dǎo)彈還可分為戰(zhàn)略導(dǎo)彈（如打擊敵對(duì)國(guó)軍事目標(biāo)的、射程為8 000～9 000 km的遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈）和戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈（用于支援或保護(hù)地面部隊(duì)、飛機(jī)或戰(zhàn)艦）[9]。

術(shù)語(yǔ)“面發(fā)射”的意思是從地面、海面（艦船）或海底（潛艇）發(fā)射。有些戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈，如空面近程攻擊導(dǎo)彈（SRAM），使用雙脈沖固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)[10]，即一個(gè)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體內(nèi)裝有兩個(gè)獨(dú)立的、相互隔離的藥柱，兩段藥柱工作間隔時(shí)間可以調(diào)節(jié)，以控制飛行彈道或速度。目前，大多數(shù)國(guó)家的武器裝備中擁有戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈，其中許多國(guó)家具備本國(guó)生產(chǎn)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和導(dǎo)彈的能力。

有些火箭發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用在數(shù)十年前較為流行，但現(xiàn)在很少出現(xiàn)，包括作為軍用戰(zhàn)斗機(jī)升空動(dòng)力的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、用于輔助飛機(jī)起飛的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，以及用于提高飛機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)推力的超性能火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。

火箭推進(jìn)系統(tǒng)在空間領(lǐng)域中的其他應(yīng)用包括通信衛(wèi)星。它們可以在地面站之間提供電話和電視信號(hào)的中繼服務(wù)，已經(jīng)順利運(yùn)行很多年；這些通信衛(wèi)星是由商業(yè)組織經(jīng)營(yíng)和操作的。其他國(guó)家也有自己的通信衛(wèi)星。美國(guó)政府資助的項(xiàng)目包括氣象衛(wèi)星和現(xiàn)在無(wú)處不在的全球定位系統(tǒng)（GPS）。太空探索的例子包括行星探索和深空探測(cè)任務(wù)，如“旅行者號(hào)”探測(cè)器和“信使號(hào)”探測(cè)器。美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了大量這類的任務(wù)和探測(cè)器；他們使用一個(gè)肼推進(jìn)劑反應(yīng)控制系統(tǒng)支持的多個(gè)推力器；另一項(xiàng)應(yīng)用是用于太空旅游的亞軌道有翼飛船。

5 結(jié)論與展望

火箭發(fā)動(dòng)機(jī)作為一類重要的航空宇航推進(jìn)方式，在飛行器的技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中起著重要作用。考慮到航空及宇航領(lǐng)域的方興未艾，針對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)研究及工程試驗(yàn)仍有著重要而深遠(yuǎn)的意義。