خط سیر توسعه پیشرا نهای مایع قبل از دهۀ 1940به طور متوسط همگی کشور ها به خصوص ایالات متحده و روسیه از سوخت های نظیر الکل واتر ومشتقات آن استفاده می کردند ولی پس از سالها تحقیق، برشهای نفتی نفتی شامل( نفت، گازوییل،بنزین وتولوئن و…..)جایگزین الکل ها شدند واین امر به دلیل ضیف بودن ایمپالس ویژه وتراست پایین و سرعت خروجبی پایین تر و به مرورزمان از لیست سوخت موشک پاک شدند. این سوخت های بعد از دهۀ 1980، غالباً آنها در عرصه کارهای نظامی ودفاعی استفاده نمی شده اند.
دسته دیگری از این سوخت ها که همزمان بااستفاده از سوخت هیدروکربنی ،سوخت های کرایوژنیک هستند که دارای نقطه جوش پایین می باشند که هیدروژن از جمله این سوخت ها است از آن جایی که میدانیم هیدروژن مایع سبک ترین وسرد ترین سوخت ،دارای دانسیته پایین(مخزن بزرگتر) وایمپالس ویژه (ISP) بالا است.
دسته دیگری از موادکه بعنوان سوخت مایع در موشکها استفاده می شوند،هیدرید های نیتروژن دار هستند .آنها از یک ماده احیاءکننده (هیدروژن) ویک حامل بی اثر (نیتروژن) ساخته شده اند. مشتقات این گروه نیز شامل این دو عنصر می باشند.در حالت کلی، عملکرد هریک از ساخته های این گروه وابسته به دو عامل است:
سوخت هایی که بالا ترین نسبت هیدروژن را دارند در اثر احتراق بیشترین مقدار گرما را آزاد می کند و بهترین عملکرد را دارند ولی در محفظه احتراق اتم های نیتروژن پیوند گرماگیر N-N را ایجاد می کنند که باعث افت میزان گرمای آزاد شده می شود.
حضور کربن تا حدی بر میزان عملکرد مضر است اما برای خواص فیزیکی مطلوب است.
سوخت های این گروه به سه خانواده آزید ها،آمین ها و هیدرازن ها تقسیم می شوند. خانواده آزید ها (مثل ) هم چنان تحت مطالعه بوده واستفاده عملی از آنها صورت نگرفته است.گرمای تشکیل زیاد اعضای این خانواده باعث ایجاد دما های بالا در محفظه احتراق می شود اما مقدار زیاد نیتروژن در مولکول آنها مضر است زیرا وزن مولکولی محصولات احتراق را بالا برده و را پایین می آورد.مشکل عمده بسیاری از آزید ها ماهیت بسیار حساس یون آزید است که حمل ونقل آن را خطر ساز می کند خانواده آمین هااز سوخت ها ی عملی پر مصرف می باشند. مادر این گروه آمونیاک می باشد.تعدادی از اعضای معروف این گروه عبارتنداز:متیل آمین ،اتیل آمین،دی اتیل آمین، تری اتیل آمین،دی اتیلن تری آمین (DETA)، آنیلین،اتیل آنیلین وارتوتو لئیدین که امروزه کمتر ازآنها استفاده میکنند.
عملکرد خانواده هیدرازین و مشتقاتش مابین برشهای نفتی و هیدروژن است.مهمترین اعضای کاربردی این خانواده هیدازین،مونو متیل هیدرازین (MMH) ودی متیل هیدازین نامتقارن(UDMH) هستند .
هیدرازین یکی از مهمترین سوخت های موشک می باشد که امروزه به شدت مورد نظر سازمان صنایع دفاع و هواپیمایی کشور است.این امر به دلایل زیر می باشد :1- هیدرازین به عنوان منو پیشرانه و هم پیشرانه های دو گانه استفاده می شود.وز مانی که در نقش یک منو پیشرا نه ظاهر می شود تحت کاتالیست(Irodium Platinuim ,)،تجزیه می شود تا اینکه مخلوط داغی ازهیدروژن() ونیتروژن () وبا کمی از آمونیاک تشکیل می شود.
2-دارای بالاترین چگالی ودر بین اعضای این خانواده( حدوداً(S220-S245))است وهم چنین سرعت خروجی این منو پیشرانه در حدود (1700) می باشد . وهم چنین دادرای نقطه انجماد مطلوبی ندارد ودر حدود (°K273.4) میباشد واین ضعف بزرگ هیدرازین است. برای جلوگیری کردن انجماد هیدرازین ،بایستی شیر هاو کاتالیست هاو دیگر تجهیزات موتور حرارت داده می شوند. اگر برای جلو گیری کردن این امر،مواد افزودنی اضافه شوند، کیفیت اشتعال و عملکرد این پیشرانه پایین می آید، به همین دلیل آن را با اعضای خانواده مخلوط می کنند تا این عیب برطرف شود.
این ماده شیمیایی برای لانچر ها (Lanchers) مناسب نیست ولی برای کنترل کردن سیستم های اوربیتالی(orbital) و همچنین فضاپیما ها بسیار مناسب است.
این ماده شیمیا یی با منو متیل هیدرازین/ دی متیل هیدرازین نامتقارن خاصیت های شیمیایی وفیزیکی شبیه به هم دارند.
دی متیل هیدرازین نامتقارن درمقایسه با هیدرازین : می توان گفت،که دی متیل هیدرازین نامتقارن مشتقی از هیدرازین است که در پیشرانه های دو گانه استفاده می شود. این ماده شمیایی در دمای بین () به حالت مایع می باشدوازجهت جابجا کردن (حمل کردن)،مناسبتر از هیدرازین است.
نقطه انجماد این نوع سوخت( °K215.9 )و نقطه اشتعال آن (°K 3365 ) است وآن کمترین سمیت در بین همه مشتقات هیدرازین را دارا می باشد.این ماده شیمیا یی زمانی که با اکسنده ای می سوزد ایمپالس ویژه (ISP) کمتری نسبت به هیدرازین خالص میدهد ومتعاقبا عملکرد ضیعف تری نسبت به هیدرازین خواهد داشت ولی این نوع سوخت نسبت به سایر مشتقات هیدرازین عملکرد بالاتری دارد.نکته قابل توجه این است که انجماد روی مشتقات هیدرازین از قبیل (UDMH،MMH) اثری ندارد.
هیدرازین درمقایسه منو متیل هیدرازین: می توان گفت ، که غالبا با اکسنده (N2O4) می سوزد.اگر این پیشرانه به مقداری ازغلظت( or (به مخلوطی از سوخت اضافه می شود که این عمل باعث بالارفتن سرعت خروجی و متعاقبا بهترشدن عملکرد پیشرانش موشکی می شود.
این نوع سوخت نسبتا پایدار و خیلی سمی است. منو متیل هیدرازین نسبت به دی متیل هیدرازین نامتقارن ،نقطه ذوب و پایدار ی دمایی بالاتری را دارد. منو متیل هیدرازین تا قبل از نقطه انجمادش عملکرد مناسبی دارد. این نوع سوخت از ن ظر خاصیت انتقال حرارت ،رنج دمایی بهتری از هیدرازین خالص دارد.محدویت های اشتعال این نوع سوخت در فشار اتمسفری از(98% تا 2.5%) میباشد و ایمپالس ویژه (ISP (آن با اکسنده قابل نگه داری از جمله(N2O4) ،(1% تا 2%) کمتر از هیدرازین است.نکته آخر ،اینکه منو متیل هیدرازین و دی متیل هیدرازین نامتقارن قابل حل در تعدادی زیادی هیدروکربن است ولی هیدرازین چنین خصوصیتی را ندارد.
حال در مورد اکسنده ها:
تقریباً به مانند سوخت تا قبل از دهۀ 1940 ، که اکسنده های قدیمی به مانند : IRFNA/WFNA/استفاده می شدند که پس از طی سالهای متمادی به دلایل گوناگون کنار گذاشته شده اند. ولی اکسنده ها ی جدید نظیر : و، ، واکسید های نیتروژن از قبیل: می باشند .
در میا ن اکسنده های جدید مذکور،اوزون مایع ،جزء اکسنده های جدید و فعال وناپایداراست به طوری که مشکلات عملیاتی آن به مراتب بیشترازسوخت های عجیب وقریب(Exothic ) موشکی می باشد.
اسید نیتریک:بیشترین نوع پر کاربرد آن (IRFNA) ، که شامل (%5 تا 20%) NO2 است،می باشد. .این ماده شیمیایی دودهای قرمز – قهوه ای رنگ و آزاردهنده و سمی دارد.اگر با ((WFNAمقایسه شود،IRFNA دارای انرژی بیشتر و خوردگی کمتر وپایداری بیشتری است. اسید نیتریک می تواند با گازوییل ،آمین های مختلف،هیدرازین ،دی متیل هیدرازین والکل ها ترکیب شود. چگالی ویژه (δ) آن از(1.5تا1.6)تغییر می کند.
امروزه به دلیل ایمپالس پایین و سرعت خروجی ضعیفی و موارد فوق الذکر از ذهن محققان نظامی و فضایی کنار گذاشته شده اند وبه سمت اکسنده ها ی جدید سوق پیدا کرده اند.
پراکسید هیدروژن: این اکسند ه با ]ایمپالس ویژه (ISP) =90[ به صورت غلظت های70% تا 99% (که باقی مانده آن آب می باشد) سیستم پشرانش استفاده می شود. این پراکسید با غلظت30% به پراکسید تجاری معروف است. پراکسید هیدروژن با هیدرازین وهم چنین کروسین سوخت ،تولید پیشرانه های دو گا نه خود مشتعل(HYPERGOLIC) می کند. پراکسید غلیظ شده در کاربرد های پشرانش موشکی از طریق واکنش شیمیایی با عمل کاتالیستی ازقبیل (پرمنگنات مایع مختلف یا دی اکسید منگنز جامد یا پلا تینیم ،دی اکسید آهن )تجزیه می شود .در این منو پیشرا نه اگرهیچ عامل خارجی(ضربه، رما،اصطحکاک) نباشد این پیشرانه می تواندمورد استفاده قرار گیرد.اگر لوله هاو شیرها ومخازن پاک وعاری ازنا خالصی باشند،خود تجزیه شدن این منوپیشرانه می تواند مدت نگه داری در مخزن را به حداقل برساند. در طی جنگ جهانی دوم،آلمان ها موتورهای این پیشرانه مایع( غلیظ شده با یک کاتالیست جامد) راگسترش دادند. این منو پیشرا نه درموتورهای (ACS) قدیمی در آمریکا مورد استفاده قرارمی گرفته است. این منو پیشرا نه می تواند در نقش یک اکسنده در ترکیب پیشرا نهای دو گانه استفاده شود
اکسیژن مایع :از این اکسنده در سیستم پشرانش موشکی در بیشتر مواقع استفاده می شود. دمای نقطه جوش این ماده (°K90) وگرمای تبخیرش( Kg / KJ 213) است. اکسیژن مایع ،مایعی غیر خورنده و غیر سمی است.وقتی این اکسنده با سوخت های هید روکربنی والکل هاوسوخت های جت (کروسین) ،هیدروژن، گازوییل بسوزد تولید پیشرانش می شود ورنگ زرد -سفید روشن تولید می شود. اکسیژن مایع در فشار معمولی با ماده آلی نمی سوزد ولی با مخلوط سرمازا به شدت می سوزد.