凝胶推进剂——兼具固液优势的新型推进技术

凝胶推进技术是指在液体燃料中加入合适的胶凝剂形成三维网络，使其转变为半固体半液体状态，通过控制推进剂流量实现推力可调的一类推进技术。凝胶推进剂既有固体推进剂容易储存运输的优点，也具备液体推进剂推力输出可控的特点，能够满足空天推进对燃料能量密度和安全性的双重需求。

凝胶推进剂具有比冲大、密度高、安全性好等突出优势。在液体燃料中添加硼粉、胶凝剂及其他改性物质制成的含硼凝胶推进剂，是冲压发动机等限体积推进装置的理想燃料。研究表明，加入16%的硼颗粒可使凝胶推进剂燃烧效率提高3.50%，密度比冲提高8.42%。含硼凝胶燃料具有较高黏度和复杂的流变特性，其制备、供给和雾化仍是技术挑战。

在工程应用方面，中国科学院大连化学物理研究所自主研制的凝胶HAN推进技术已成功执行“SATech-01”卫星升轨任务，发动机累计完成5次点火，总工作时间900秒，升轨7.5公里。凝胶HAN推进技术具有使用环境友好、高密度、高热安定性等优势，可实现空间动力系统预包装、免维护、缩短发射准备时间、提高快速响应能力。该技术在空间站、载人飞船、载人登月等领域具有广阔的应用前景。凝胶推进技术的进一步发展，需要在凝胶制备、流变特性调控、雾化模式和燃烧模型等方面持续攻关。