1936年,美国加州理工学院的冯·卡门博士(钱学森的导师)尝试用无机氧化物高氯酸钾和有机物沥青制作推进剂,开启了复合推进剂时代。随后,各种高氯酸物开始成为推进剂的主角。其中,容易制取、价格低廉的高氯酸铵是早期烟雾制造者的代表。

       高价态的氯元素使其成了一种天生的强劲氧化剂。当氧化剂的能力是如此之强时,人们对燃烧剂的选择便开始随意起来。理论上,任何能够提供充足可燃的C、H、N等元素的物质均可做高氯酸铵的搭档。

       以高氯酸铵为氧化剂的复合推进剂一出现,就像一头怒吼的雄狮那样,急急地宣告着新推进时代的到来。说高氯酸铵像雄狮,并不仅仅因为其比双基推进剂有更大的比冲,力量更大,更是因为它爱张扬的个性。高氯酸铵当中的氯元素在燃烧的过程中与燃烧剂中的氢元素生成了氯化氢(HCl)。

       这种很容易凝结的气体(1体积的水能快速溶解500体积的HCl)能够在火箭的尾迹上形成大量的白雾,当火箭在较低温度的高空或在较为潮湿的海面附近发射时,白雾更为壮观,会形成长矛状或宝塔状的凝结云。以高氯酸铵为氧化剂的推进剂在赋予了火箭雄狮般的力量的同时,也带来了如雄狮鬃毛般霸气的腾腾雾气。

       燃烧剂的选取是比较随意的,但是为了把药柱制成各种几何形状,这种以高氯酸铵为氧化剂的推进剂还需要充当粘合剂的物质。在导弹(或火箭)飞行的过程中,气动加热会使壳体的温度迅速升高,而固体药柱的导热性则远逊于金属壳体。这样的温度差异使得药柱与壳体之间产生了拉应力,如果粘合强度不够的话,药柱可能会提前剥离。

       高聚物在这时进入了人们的视野。它们含有大量的C、H等元素,可以充当燃烧剂,同时它们有良好的粘合性能和可塑性(高分子聚合物,俗称为塑料)。这些多面手角色的聚合物深受火箭设计师的喜爱,以至于他们直接用聚合物的名字来命名各种复合推进剂。

       最早出现的高聚物粘合剂是聚硫橡胶(Thiokol)。她是上世纪二十年代末出现的明星产品,代表着高分子化学的重大进步。早期型号的响尾蛇AIM-9B空空导弹、海神导弹的推进剂都采用了这种粘合剂。

       然而,名气并不意味着实力。因为聚硫橡胶中含有大量硫原子,其燃烧产物的分子量较大,能量较低,所以这种推进剂早已被淘汰。促成其淘汰的另一个可能的原因是:在燃烧过程中,如果氧平衡没能很好地实现,这种推进剂会产生令人印象深刻的黑烟,就像是燃着了一堆废旧汽车轮胎一样(硫化橡胶本身就是轮胎的主要成分)。

       随后被掺入固体推进剂当中的高聚物有聚丁二烯(PB, 运动鞋鞋底的原材料)、聚氯乙烯(颇有名气的PVC,用来制造电缆外皮、塑料门窗以及仿制皮革、篮球、足球等)、端羧基聚丁二烯(CTPB,涂料、电气零件)、丙烯腈(其高聚物为腈纶,又称合成羊毛)。

       较为成功的高聚物粘合剂为端羟基聚丁二烯(HTPB),其能量较高,常温和高温下力学性能良好。时至今日,HTPB仍被用在多种型号(如响尾蛇AIM-9L、AIM-9J、小猎犬等战术导弹)的固体火箭发动机上。即使是伯特鲁坦设计的太空舱一号也采用HTPB作为其固液混合发动机的燃烧剂。

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