比冲（Specific Impulse）

本文作者：天疆说
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定义

比冲（Specific Impulse, $I_{SP}$ ）是衡量火箭发动机性能的核心指标，定义为发动机推力与推进剂重量流率（或质量流率）之比。比冲越高，单位质量推进剂产生的推力越大，发动机效率越高。

定义	公式	单位	说明
重量比冲	$I_{SP} = \frac{P}{\dot{m} g_0}$	秒（s）	工程中最常用
质量比冲	$I_{SP} = \frac{P}{\dot{m}}$	m/s	等效于有效排气速度

其中 $g_0 = 9.80665$ m/s² 为海平面标准重力加速度。两种定义之间可相互转换。

将推力公式 $P = \dot{m} u_e' - S_e p_H$ 代入比冲定义：

I_{SP} = \frac{u_e'}{g_0} - \frac{S_e p_H}{\dot{m} g_0}

状态	比冲
真空比冲	$I_{SP,v} = \frac{u_e'}{g_0}$ （最大值）
地面比冲	$I_{SP,0} = \frac{u_e'}{g_0} - \frac{S_e p_0}{\dot{m} g_0}$

比冲直接决定火箭的速度增量能力。由齐奥尔科夫斯基方程：

\Delta v = I_{SP} g_0 \ln\frac{m_0}{m_f}

比冲每提高 10%，在相同质量比下速度增量增加 10%。

比冲是火箭发动机选型和任务分析的首要参数。高比冲意味着更高的推进效率和更大的速度增量能力。对于地月空间任务，比冲直接影响运载能力、轨道转移所需的推进剂质量以及任务的可行性。深空探测任务偏好高比冲发动机（如电推进），以减少推进剂携带量。