大气中很多成分是氧气构成的,火箭为啥需要液氧?

作者&投稿:澄炭 (若有异议请与网页底部的电邮联系)

既然大气中有21%是由氧气构成的,为什么火箭还需要液氧?

为什么火箭还需要液氧?毕竟气中有21%是由氧气构成的!

我们知道,火箭发射的时候都需要液氧当做氧化剂,但是我们大气中大约有21%是由氧气构成的,为什么我们不能直接利用空气中的氧气呢?

其实主要原因是大气不能提供足够快的氧气来支持像火箭发动机或烈性炸药这样的高能系统。比如为土星五号第一级提供动力的F-1火箭发动机每秒消耗1789公斤的氧气。在海平面上,它需要每秒注入1383立方米的空气才能得到那么多的氧气。如果纯依靠空气中的氧气是完全不够的。再加上79%的空气不是氧气,其余的空气将是高能燃烧,需要大量氧气。

因此在现实中,根本无法从空气中以足够快的速度给土星五号火箭提供足够的氧气来燃烧燃料。最关键的是空气随高度而变稀。在最初的两万英尺高度(只有土星火箭高度的55倍,或者不到通往太空的4%)时,空气密度会下降一半,同时空气中的氧气也会随之下降。当然,也有人问火箭不能从空气中获得足够的氧气,喷气式飞机怎么能飞?

其实在效率方面,喷气式客机发动机比航天运载火箭有着巨大的优势。他们可以花费大部分时间在任何高度和速度巡航,这是阻力和燃油经济性之间的最佳折衷。它们不必去太空,所以它们不需要加速到20马赫,也不需要爬升到氧气供应量以上。这意味着它们可以以足够慢的速度吸氧,然后利用空气的质量来推动氧气。

著名的劳斯莱斯特伦特1000燃气涡轮风扇发动机产生285–331千牛(64100–74400)磅力的推力,大约是土星F-1火箭发动机的4%。要做到这一点,它每秒可吸入1.25吨空气(900立方米),但其中只有一小部分被压缩、与燃料混合并燃烧,剩下的就是发动机推动产生推力的反作用质量。

像这样的发动机每分钟只需要燃烧15-20加仑的喷气式飞机,而这需要大约400-600加仑的空气,而且空气很容易从滑道和压缩机供给。与火箭不同的是,它们的推力几乎没有来自排气的喷射,相反,排气被用来转动涡轮,而涡轮又带动一个大风扇,风扇在空气中快速前进。

喷气式发动机在整个飞行过程中都能获得足够的氧气,火箭就不行了。喷气发动机有空气推动,火箭只有自己的推进剂。

曾经有人提出了一种混合动力发动机,它可以在发射过程中利用空气作为反应质量,然后过渡到飞行中的火箭,沿途提取了部分所需的液氧和大部分所需的冷却剂。在现实生活中,这样的事情也许有一天是可能的,但可能更符合航天飞机发动机的路线,而不是火箭的替代品。制造实用的吸气式发动机是非常困难的,它可以在从启动到高超音速超高海拔的各种条件下工作,更不用说建造一个能够处理所有这些问题的发动机了。



因为火箭的动力只用氧气是无法推进的,必须用氧气进行压缩,变成液态氧气之后才可以,液态氧气的动力比氧气大了很多

因为火箭在运行过程中需要特别多的氧,而氧气是有的,但是不能提供这么多的燃烧所需要的,所以一定要用液态氧才能够满足需要。

因为火箭发射的时候,大气不能提供足够快的氧气来支持火箭发动机这样的高能系统,如果纯依靠空气中的氧气,那是远远不够的。最关键的是,氧气会随着高度而变稀。

大气中的氧气含量约占空气的百分之二十一。氧气是重要的助燃剂,但是要推动火箭,空气中的氧气是远远不够的。液氧是氧气的液态形式,浓度远远高于气态氧。

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太空中没有氧气,火箭发动机是如何燃烧的?
答:燃料是液氢和液氧,以2比1的比例混合。火箭发动机携带氧化剂,在没有氧气的情况下燃烧。大多数发动机通过排出高温和高速的气体来获得推力,这些气体是由固体或液体推进剂在燃烧器中高压燃烧产生的。火箭发动机是利用冲力原理、推进剂,独立于外部空气的喷气发动机。火箭发动机是一种喷气发动机,它将推进剂罐或...

火箭使用的液氧是从液态空气中分离得到的,对吗?
答:火箭使用的液氧是从液态空气中分离得到的,一般工业上液液大规模生产都是采用液态空气精馏分离而来的,其原理是首先使加 工空气液化,然后利用氧、氮等组分 的沸点差,采用精馏的方法使空气分离获得氧气和氮气。对两种沸点不同的物质(例如氧与氮)组成 的混合液体,在吸收热量而部分蒸发时,易挥发 组分...

太空中没有空气,为什么火箭还能喷火?
答:火箭是人类探索太空发展航空事业非常重要的工具,太空中是没有空气的,处在一种真空的状态,但是火箭能够正常的推进,因为火箭本身带有一定的助燃剂,这些化学成分能够帮助他在真空的环境中正常燃烧产生力量。人类发射卫星,发射航空飞船都需要火箭巨大的推动力作为辅助,因为人类要想克服地球引力,需要巨大的...

火箭上使用的燃料和助燃剂分别是氢气和氧气,人们使用什么方法把氢气和氧...
答:大家都知道物体燃烧需要氧气 应为氧气具有助燃性 而氮气 二氧化炭等稀有气体不具备助燃 在太空中没有氧气因此氢气燃烧需要氧气来维持 从而火箭就得到了燃料 水是由氢元素 氧元素两种元素组成的 化学方程式:H2O电解H2+O2 因此氢气 和氧气反应燃烧得到的生成物是无污染的净水,从而解决了太空船的饮水问题 ...

火箭中为什么使用的是液态氢和氧而不是气态的氢和氧
答:液态的氢和氧可以支持火箭足够的运行时间,氢气和氧气经过高压处理后成为液态,所以相同体积的话液态的含量就多。不过现在的火箭推进剂用的是联氨。

氢气与氧气的混合气体可以用作火箭发动机的燃料吗?
答:正确使用气体钢瓶的原则是在钢瓶上装上配套的减压阀。检查减压阀是否关紧,方法是逆时针旋转调压手柄至螺杆松动为止。停止使用时,先关闭总阀门,待减压阀中余气逸尽后,再关闭减压阀。高压气瓶必须安装减压阀才能使用。一般可燃气瓶上的阀门螺纹是反的,不可燃或助燃气瓶是正螺纹。各种减压阀不得混用。

火箭燃料液态氧,液态氢为什么是采用降低温度,压缩体积两种方法把气体...
答:这是分子运动论造成的,首先降低温度,可以减小分子间运动速度,从而是分子间距离减小,而压缩体积的直接结果是使分子间距离降低,从这两方面的共同作用,使得常温常压下为气态的氧气和氢气被液化,方便燃料储存及运输,而且相同体积下的容量更大,从而可以推动火箭升空。

什么气体可做高能燃料推进火箭,氧气在火箭推进中起的作用是
答:氢气 助燃

火箭和喷气式飞机的区别是什么?
答:压缩后的空气和雾状的燃料在燃烧室内混合燃烧,产生大量的气体,并猛烈向后喷出,飞机就能向前飞行了。这就是说,喷气式飞机飞行时必须得有空气帮忙,因为燃料燃烧时需要的氧气是由空气提供的。再说飞机有一对很大的翅膀,它就是靠这对翅膀在空气中产生的浮力飞行的。火箭就不同了,它不但装有燃料,还...