比冲

比冲，或比冲量、比推力（英语：specific impulse，<math> I_\mathrm{sp}</math>）是用来表示一个反作用质量推进系统推进剂使用效率的物理量。比冲的定义为：推进系统单位质量推进剂（<math> m</math>，单位：<math> kg</math>）产生的动量（<math> p</math>，单位：<math> kg\cdot \frac{m}{s} = N\cdot s</math>），或单位质量流量的推进剂（单位：<math> kg/s</math>）产生的推力（<math> F</math>，单位：<math> N=kg\cdot m/s^2</math>）。根据以上两种定义，比冲的单位为牛顿·秒/千克（<math> N\cdot s/kg</math>）或牛顿/千克/秒（<math> N/kg/s</math>），简化后即米/秒（<math> m/s</math>）。

比冲是动量和质量分别对时间微分后求比。冲量是动量的变化量，所以这个物理量的名字叫“比冲”。

<math> I_\mathrm{sp} = \frac{\mathrm dp}{\mathrm dm} = \frac{\dot p}{\dot m} = \frac{F}{\dot m}</math>

工程上为了更加直观，习惯将单位质量产生的推力作为固定参数（<math> \frac{F}{m}</math>，单位：<math> N/kg</math>），然后直接用它的变量时间的单位秒（<math> s</math>）作为比冲的单位。在推进系统中可以理解为：某个反作用质量推进系统的比冲，是它消耗1千克推进剂产生一个标准重力加速度所持续的时间。以秒为单位的比冲数值越大，说明推进剂的工作效率越高，即用相同质量的推进剂产生的推力，可以为推进系统增加越多的动量。

发动机	有效排气速度 （<math> I_\mathrm{sp} = \frac{F}{\dot m} = \frac{F\cdot t}{m}</math>，单位：<math> \frac{kg\cdot m\cdot s}{kg\cdot s^2}=\frac{m}{s}</math>）	比冲 （<math> s</math>）	能量 （<math> \frac{MJ}{kg}</math>）
涡轮风扇发动机	29 000（因为在大气层内飞行，实际应用为约300）	3000	43
固体火箭发动机	2500	250	3.0
液态火箭发动机	4400	450	9.7
离子推进器	29,000	3000	430
可变比冲磁等离子体火箭	290,000	30,000	43,000

File:Specific-impulse-kk-20090105.png

各种喷射引擎的比冲

外部链接

• NASA page on propellants （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Lox/Kerosene propellant （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Rocket Propellants