火箭飛行的工作原理 _飛行

火箭的發(fā)動機(jī)是自帶推進(jìn)劑的，其工作不依賴外界空氣的噴氣發(fā)動機(jī) 。其他噴氣發(fā)動機(jī)，如飛機(jī)上使用的空氣噴氣發(fā)動機(jī)，只攜帶燃料，燃料燃燒所需的氧要從大氣中獲取，因而只能在大氣層中工作。由于火箭既攜帶了燃料，又?jǐn)y帶了氧化劑，所以火箭發(fā)動機(jī)在真空的太空中也能工作，并成為使火箭能夠航天飛行的動力。以下是小編為你整理的火箭飛行的工作原理的相關(guān)資料，希望能幫到你。

可是火箭飛行如何能產(chǎn)生戰(zhàn)勝地球引力的宇宙速度呢?理論研究和迄今的實(shí)踐證明，火箭飛行速度決定于火箭發(fā)動機(jī)的噴氣速度和火箭的質(zhì)量比。發(fā)動機(jī)的噴氣速度越高，火箭飛行的速度越高;火箭的質(zhì)量比越大，火箭飛行的速度也就越高。

火箭的質(zhì)量比是火箭起飛時的質(zhì)量與發(fā)動機(jī)關(guān)機(jī)時刻的火箭質(zhì)量之比。因此，質(zhì)量比大，就意味著火箭的結(jié)構(gòu)質(zhì)量小，所攜帶的推進(jìn)劑多。

【火箭飛行的工作原理】火箭發(fā)動機(jī)的噴氣速度，取決于推進(jìn)劑的性能和發(fā)動機(jī)的設(shè)計水平。推進(jìn)劑的能量越高，可獲得的噴氣速度越高;設(shè)計水平越高，所獲得的能量效率越高。

能量效率是指推進(jìn)劑燃燒的熱化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚倥艢獾膭幽艿男?。它包括推進(jìn)劑的燃燒效率、發(fā)動機(jī)噴管效率和發(fā)動機(jī)的循環(huán)效率。能量效率越高，排氣速度越高。

火箭的運(yùn)動服從牛頓運(yùn)動定律。火箭發(fā)動機(jī)工作時,噴出的高速氣體給予火箭本體一個反作用力,即推力，使火箭的速度產(chǎn)生變化。

在飛行過程中，隨著推進(jìn)劑的消耗,火箭的質(zhì)量不斷減小,速度不斷增大。齊奧爾科夫斯基首先推導(dǎo)出單級火箭所能得到的理想速度公式，稱為齊奧爾科夫斯基公式。這個公式假設(shè)火箭在真空中飛行，而且不受地球重力的作用。

從地面起飛的火箭，要受到地球重力和空氣阻力的作用，因此所得速度總比理想速度小。由于受到火箭發(fā)動機(jī)比沖和火箭結(jié)構(gòu)水平的限制，用單級火箭通常難以達(dá)到第一宇宙速度，因此遠(yuǎn)程火箭和運(yùn)載火箭往往使用多級火箭。

多級火箭用兩級或多于兩級的火箭組成。多級火箭工作時先點(diǎn)燃最下面一級，即第一級。第一級工作結(jié)束后被拋掉。隨即點(diǎn)燃第二級，依此類推，直到帶有有效載荷的末級將有效載荷送到預(yù)定軌道為止。多級火箭總的理想速度等于各級理想速度的總和。火箭的級數(shù)增加，初始重量就會減小。但級數(shù)過多系統(tǒng)會變得復(fù)雜，反而沒有好處。最經(jīng)濟(jì)的級數(shù)是2～4級。

多級火箭有三種組合形式：串聯(lián)、并聯(lián)和混合式。串聯(lián)式火箭沿軸向連接成一個整體，結(jié)構(gòu)緊湊，氣動阻力小，發(fā)射設(shè)備簡單。并聯(lián)式火箭又稱捆綁式火箭，各級沿橫向連接，長度短，發(fā)射時所有的發(fā)動機(jī)可同時點(diǎn)火。并聯(lián)式火箭的缺點(diǎn)是箭體橫向尺寸大，發(fā)射設(shè)備復(fù)雜，費(fèi)用高。在相同起飛重量的前提下，并聯(lián)式火箭的運(yùn)載能力稍低于串聯(lián)式火箭。串聯(lián)和并聯(lián)同時使用的組合方式稱混合式，它兼有上述兩種方式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 。

多級火箭的分離方式有冷分離和熱分離兩種。冷分離是兩級先分開，然后上面級點(diǎn)火。熱分離則是上面級先點(diǎn)火，然后再使兩級分離。