1. 首頁 > 生活百科 >

火箭發動機基本原理

迄今為止，人類從事的最神奇的事業就是太空探索了 。它的神奇之處很大程度上是因為它的復雜性 。太空探索是非常復雜的，因為其中有太多的問題需要解決，有太多的障礙需要克服 。但在所有這些問題中，最重要的還是如何產生足夠的能量使太空船飛離地面 。于是火箭發動機應運而生 。以下是小編為你整理的火箭發動機基本原理的相關資料，希望能幫到你 。

火箭發動機基本原理

當大多數人想到馬達或發動機時，會認為它們與旋轉有關 。例如，汽車里的往復式汽油發動機會產生轉動能量以驅動車輪 。電動馬達產生的轉動能量則用來驅動風扇或轉動磁盤 。蒸汽發動機也用來完成同樣的工作，蒸汽輪機和大多數燃氣輪機也是如此 。

火箭發動機則與之有著根本的區別 。它是一種反作用力式發動機 。火箭發動機是以一條著名的牛頓定律作為基本驅動原理的，該定律認為“每個作用力都有一個大小相等、方向相反的反作用力” 。火箭發動機向一個方向拋射物質，結果會獲得另一個方向的反作用力 。

火箭發動機通常拋射的是高壓氣體形式的物質 。發動機向某個方向噴出氣體物質，以獲得相反方向的反作用力 。這些物質來自火箭發動機燃燒的燃料 。燃燒過程使燃料物質得以加速，使之以極高的速度從火箭噴口噴出 。燃料在燃燒過程中由固態或液態轉化為氣體，但并不會使其質量發生變化 。

火箭發動機的“力量”稱為推力 。在美國，推力的單位是“推力磅數”，而在公制中則以“牛頓”為單位 。1磅推力相當于使地球上質量為1磅的物體克服重力作用以保持靜止所需的推力 。

固體燃料火箭發動機

固體燃料火箭發動機是人類制造的第一種發動機 。它在幾百年前由中國人發明，從那以后一直得到廣泛的應用 。美國國歌中有“火箭發出紅焰”這句歌詞，它說的是用來發射炸彈或燃燒彈的小型軍用固體燃料火箭 。由此可以看出固體燃料火箭已經有了相當長的使用歷史 。它是圓柱形的，中間被鉆出一條管道 。當點燃燃料時，它將沿著管道內壁燃燒 。在這一過程中，燃料會朝著外殼的方向向外燃燒，直到所有燃料燃盡為止 。

在小型火箭發動機模型或瓶式微型火箭中，燃燒的持續時間可能只有一秒鐘或更短 。在一部裝有100萬磅燃料的航天飛機SRB中，燃燒過程將持續約兩分鐘 。

固體燃料火箭發動機有三個重要的優點：

簡單；

成本低；

安全 。

它們也有兩個缺點：

無法控制推力 。

一旦點火，發動機無法停止或重新啟動 。

這些缺點意味著固體燃料火箭只能用于短期任務或推進器系統 。如果您需要控制發動機，則必須使用液體推進劑系統 。下面我們來了解這方面的知識及其他可能的燃料 。

1926年，羅伯特·高德進行了第一臺液體推進劑火箭發動機的測試 。他的發動機使用了汽油和液氧 。他還研究并解決了火箭發動機設計領域的許多基本問題，包括燃料抽運機制、冷卻策略和導向裝置的布局 。這些問題也是導致液體推進火箭如此復雜的原因 。

火箭發動機的基本原理很簡單 。在大多數液體推進劑火箭發動機中，燃料和氧化劑會被抽取到燃燒室中 。在那里，它們會燃燒并產生一股速度極快的高壓熱蒸汽 。這些蒸汽流過一個噴口以便進一步提高它們的速度)，之后就會離開發動機 。

液體推進劑火箭發動機可以使用各種類型的燃料組合 。例如：

液氫和液氧——用在航天飛機的主發動機中;

汽油和液氧——用在高德制造的早期火箭中;

煤油和液氧——用在阿波羅計劃的土星五號大型推進器的第一級中;

酒精和液氧——用在德國的V2火箭中;

四氧化氮/甲基肼——用在卡西尼號探測器的發動機中 。

其他可能的組合

我們經常見到化學火箭發動機靠燃燒燃料來產生推力 。不過，還有許多其他方法可以產生推力 。

許多火箭發動機的體積很小 。例如，人造衛星上的姿態推進器無需產生太大的推力 。人造衛星常用的一種發動機設計是高壓氮氣推進器，它完全不使用“燃料”，而只是通過噴口將罐中的氮氣噴出 。像這樣的推進器不但能使太空實驗室停留在軌道上，而且可以用在航天飛機和載人機動系統中 。

【火箭發動機基本原理】離子推進發動機是第一種用作太空船的主要推進手段的非化學推進裝置 。

    推薦閱讀