單組元液體推進劑

單組元液體推進劑（Single group liquid propellant）是指通過自身分解或自身燃燒提供能量和工質的液體推進劑。它在貯存環境下是安定的，但在有熱源或催化劑存在時，會釋放出大量的熱和氣體。單組元液體推進劑可以是在分子中同時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發生化學反應的安定的混介物(如過氧化氫-甲醇)， 還可以是分解時能放州大量熱和氣體的吸熱化合物(如肼)。單組元液體推進劑雖能量較低，但推進系統簡單，便於控制，適用於脈衝工作，因此廣泛用於姿態控制和軌道控制發動機，也可用於燃氣發生器 ^[1]  。

1.綠色單組元液體推進劑的含義

歐洲航空局給出了“綠色單組元液體推進劑”的核心含義，即降低推進燃料的毒性和污染，並大量節省用於空間發射的費用，相繼在2001、2004、2006年召開了綠色推進劑會議討論綠色推進劑的發展。綠色推進劑的概念較廣泛，包含有綠色固體推進劑、綠色液體推進劑、綠色凝膠推進劑等，研究新一代綠色單組元液體推進劑大都以替代肼為目標，其含義應包含：

①推進性能:對比上一代推進劑(肼)，比沖和密度比衝都應有所提高;

②低毒性:原料和產品毒性應儘量小且不致癌，在搬運和儲存時降低危險係數;

③低污染:降低地面環境的污染(生產設備、試驗枱、發射場)，降低對大氣的污染(臭氧消耗、温室效應)，降低對太空的污染(光學傳感器、太空服);

④低成本:降低生產、運輸，儲存的成本。

2.肼和HAN基單組肼液體推進劑的性能對比

2000年以前，國外主要研究2種HAN基單組元液體推進劑技術，即以甘氨酸為燃料的低燃燒温度推進技術和以甲醇為燃料的高性能推進技術。甘氨酸為燃料推進劑的比衝略低於肼，但密度比衝高於肼，仍具有體積優勢;甲醇為燃料推進劑的比衝略高於肼，密度比衝則高出50%以上。

美國空軍在高性能HAN基單組元液體推進劑研究基礎上，主導開發了系列AF-315單元推進劑。AF-315液體單元推進劑是HAN、羥乙基肼硝酸鹽(HEHN)及水組成的混合物，通過改變配比可製得各種組成的單元推進劑。該單元推進劑與比衝相近的普通HAN單元推進劑相比，具有更低的點火温度和絕熱燃燒温度。據資料報道AF-M315E推進劑(質量分數44.5%HAN、44.5%羥乙基肼硝酸鹽及11%水混合物)，比肼單元推進劑的比衝高了11%，密度比衝高了70%。

3.肼和ADN基單組元液體推進劑的性能對比

瑞典防務局進行了大量ADN基單組元液體推進劑的研製工作!。1997年公開了代號為LMP-101的ADN單組元液體推進劑，但是其熱穩定性較差，加熱到一定程度會自動分解，有爆炸的危險。從安全考慮，又先後研製了代號為FLP-103、FLP-105、FLP-106、FLP-107的ADN基單組元液體推進劑。

ADN基單組元液體推進劑的比沖和密度比衝都高於肼和以甘氨酸為燃料的HAN基單組元液體推進劑，與以甲醇為燃料的HAN基單組元液體推進劑推進性能相當。

硝酸羥銨（HAN）基單組元液體推進劑為HAS燃料咖醇類甘氨酸、硝酸三乙醇胺等)和水的混和物。與固體推進劑相比具有能量高、性能易調節貯存和後勤供應方便等優點,最初被美國軍方用作液體火炮發射藥。將HAN,硝酸三乙醇胺(TEAN)和硝酸二乙基羥胺( DEHAN)按不同比例配製成系列產品LP1845 LP1846T和LP1898 3種推進劑,密度約1. 4g /cm³，理論比衝250s以上。

二硝酰胺銨(ADN)基單組元推進劑

二硝酰胺銨(ADN)是一種固體氧化劑，密度高,高温穩定性好，主要用於配製高能固體火箭推進劑。因ADN具有較高的吸濕性，可以將其溶解於水中,再添加適當的燃料,形成單組元液體推進劑ADN毒性遠遠小於無水肼(59mg/kg),比HAN還小許多(325mg/kg)特別適用於低污染的航天飛機助推系統和空間運輸動力系統 ^[2]  。

1.過氧化氫基雙組元液體推進劑

過氧化氫是一種環境友好的液體推進劑,其分解放出氧氣和水，既可用作氧化劑又可用作單組元推進劑。當作為氧化劑使用時，與之匹配的燃料選擇比較廣泛，如肼類醇類烴類有機胺類等。高濃度過氧化氫與醇類或“非致癌自燃燃料”CINCH配對，是兩種最有希望的末修級綠色推進劑組合。

2.一氧化二氮雙組元液體推進劑

一氧化二氮是一種無毒安全的推進劑,可用於冷氣推進單組元推進雙組元推進固液推進和電阻加熱推進等推進系模式。採用一氧化二氮作為推進劑的發動機推力可以從毫牛頓級到牛頓級以至千牛頓級，主要應用於小衞星微小衞星納米衞星飛船等。

一氧化二氮作為雙組元推進劑在國際上早有應用，但因自燃問題未解決，只能採用催化點火或火箭起動器點火，不適用於脈衝方式工作的姿控發動機。前蘇聯在1960年就曾採用一氧化二氮胺作為“東方號”載人飛船雙組元推進劑。美國研製了一氧化二氮丙烷火箭發動機(NOP)，利用一氧化二氮催化分解作為丙烷的點火系統，並建議用一氧化二氮丙烷推進劑組合替代空間推進系統使用的自燃推進劑低温推進劑或固體推進劑，現已成功突破了一氧化二氮丙烷雙組元推進系統的關鍵技術 ^[3]  。