火箭的发射原理是什么?
今天给大家分享几个关于火箭发射原理的问题(火箭发射原理的动画视频)。以下是小编对这个问题的总结。让我们来看看。
一、火箭发射的原理是什么?
火箭飞行不需要依靠空气体,而是依靠尾部喷出的气体产生的反作用力向前运动。空气体反而成了它的敌人:会增加阻力,降低速度,使其表面产生高温,甚至烧坏。所以飞向宇宙,首先要解决火箭的耐高温问题,同时要尽量缩短在大气层的飞行时间。因此,所有发射都采取垂直向上的姿态。
从牛顿时代开始,人们就知道了“宇宙速度”。V-2火箭的速度远远不足以让火箭永远不着陆,永远绕地球运行。至少要达到之一宇宙速度所要求的7.9 km/s。这个速度是音速的23倍。以这个速度,从南京到上海只需要39秒。科学家计算过,要达到这样的速度,燃料的重量至少是空火箭的39倍。换句话说,如果一枚火箭的总重量为1吨,那么它必须包含975公斤的燃料,占97.5%,而火箭外壳、燃料箱和所有其他设备总共只能包含25公斤。没有人有能力建造这样的火箭。即使是不能碰的鸡蛋,1000公斤里也有110公斤重。另外,为了飞得更远,更好做一个更小尺度的火箭(比如1: 50以上而不是1: 39)。
出路在哪里?齐奥尔科夫斯基为我们找到了解决方案——使用多级火箭!简单来说,就是把燃料箱做成几段,一段用完就扔掉一段,这样可以大大降低燃料的比重,从而腾出比重来装载各种科研用的仪器设备。例如,有一种三级火箭,其中第三级包含1吨的有效载荷——卫星或宇宙飞船。火箭本身重1吨,燃料是他们燃料的3倍——6吨。那么,第三级的总重量是8吨。如果将这8吨视为二级火箭的载荷,比例为1: 8,则二、三级总重量为64吨。以此类推,加上之一级,整个火箭重64X8=512吨。此处,燃料总重量为438吨,占总重量的85.5%。虽然这个比例还是很大,但是比一级火箭低很多。
现在大多数国家都采用这种三级火箭的方式:之一级点火,飞船加速到一定速度。当它的燃料燃尽后,这一级会自动脱离,而第二级会自动点火,这样较轻的一级会继续加速。最后,它会完成使命,脱落。最后,第三级火箭可以将较轻的人造卫星或航天器加速到所需的速度,并将其送入轨道。
现代火箭真是个庞然大物。以美国火箭“土星五号”为例。它可以将超过100吨的人造卫星或空站送入绕地球轨道,或向月球发送近50吨的航天器。震惊世界的“阿波罗”登月飞船和“旅行者”行星探测器,都是被它送上天的。土星五号火箭主体长85.7米。如果算上上面的阿波罗飞船,将达到110.6米,相当于南京的金陵饭店。它的底部更大直径13米,20个人握在一起都握不住手。它的主要部件不下200万个,整个火箭的总重量是2930吨,可以和一辆满载的火车相提并论。它的之一级高42米,尾部宽18米,重量约2600吨,占总重量的3/4.5。其强大的发动机可产生300多万公斤的驱动力,总功率达1.756亿马力,相当于50万辆大卡车的总和。它的消耗也是惊人的:2200吨燃料可以驱动12500辆卡车行驶1小时,但只能燃烧2分半钟。两分钟半后,自动起飞。此时,火箭已经上升到60 km 空的高度,速度达到2.7 km/s,火箭的第二级长25m,装有340,000加仑(154万升)的液体燃料。在燃烧8分钟后,火箭的最后一级被送到177km 空的高度并加速到6.7km/s,然后起飞。与此同时,17米长的第三级继续点火,将卫星或航天器送入预定轨道。
二。火箭发射原理
三。火箭发射的原理是什么?
火箭从发动机的喷气中获得反作用力。其工作的基本原理是牛顿第三运动定律:两个相互作用的物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
这个规律不难理解。射击时会有后坐力,这是子弹对枪的反作用力。在溜冰场上,当你推你的搭档时,你发现你也会后退,这是你的搭档对自己的反应。
火箭之所以能飞起来,是因为火箭燃料燃烧产生的热气通过火箭的尾喷管迅速向后喷出,这样向后喷出的气体就会对火箭产生反作用力,推动火箭前进,这就是火箭推力的来源。当这个推力大于火箭本身的重力时,火箭就起飞了。
扩展数据
虽然国内外[/k0/]的航天技术已经非常先进,但火箭姿态稳定控制系统的复杂性仍然让科研人员处于不断攻关的状态。
火箭飞行时,有时需要人工干预火箭的姿态。有时为了提高精度,在火箭姿态控制系统中安装北斗导航仪、星敏感器和加速度计,对火箭飞行轨迹进行修正和锁定。