火箭怎样升上太空

  • 2019-03-06 00:52:53
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火箭分垂直上升段获得速度和高度,程序转弯后以弹道轨迹飞出大气层,最后发动机关机,卫星因惯性入轨,同时微型发动机调整轨道。

火箭之所以能这样是因为它用的发动机是通过喷射气体来得到作用力,故可以有效地利用控制喷射气体方向来转向。

利用燃料燃烧产生高温高压气体的推动力升空

以反作用式发动机为原理升上太空
  当大多数人想到马达或发动机时,会认为它们与旋转有关。例如,汽车里的往复式汽油发动机会产生转动能量以驱动车轮。电动马达产生的转动能量则用来驱动风扇或转动磁盘。蒸汽发动机也用来完成同样的工作,蒸汽轮机和大多数燃气轮机也是如此。  
    火箭发动机则与之有着根本的区别。它是一种反作用力式发动机。火箭发动机是以一条著名的牛顿定律作为基本驱动原理的,该定律认为“每个作用力都有一个大小相等、方向相反的反作用力”。火箭发动机向一个方向抛射物质,结果会获得另一个方向的反作用力。  开始时您可能很难理解“抛射物质,获得反作用力”这个概念,因为这好像和真实情况不大一样。火箭发动机似乎只会发出火焰和噪音,制造压力,而与“抛射物质”没什么关系。
     我们来看几个例子,以便更好地了解真实情况:如果您曾经使用过猎枪,特别是那种12铅径的大猎枪,那么您就知道它会产生巨大的“撞击力”。也就是说,当您开枪时,猎枪会狠狠地向后“撞击”您的肩膀。这种撞击力就是反作用力。
    猎枪将31.1克的金属以大约1120公里/小时的速度沿某个方向发射出去,同时您的肩膀会受到反作用力的撞击。如果您开枪时穿着轮滑鞋或站在滑雪板上,枪会起到类似于火箭发动机的作用,反作用力会使您向相反的方向滑动。  
    如果您见过粗大的消防水管喷水的场景,可能会注意到消防员要花很大的力气才能抓住它(有时您会看到有两名或三名消防员手持同一根消防水管)。水管发生的情况与火箭发动机类似。水管向一个方向喷水,消防员们则运用自身的力量和重量来克服反作用力。
    如果他们放开水管,那么水管会劲头十足地四处乱撞。如果消防员全都站在滑雪板上,水管将推动他们以极快的速度向后移动。
靠火箭发动机向前推进,升入太空
火箭是靠火箭发动机向前推进的。火箭发动机点火以后,推进剂(液体的或固体的燃烧剂加氧化剂)在发动机的燃烧室里燃烧,产生大量高压燃气;高压燃气从发动机喷管高速喷出,所产生的对燃烧室(也就是对火箭)的反作用力,就使火箭沿燃气喷射的反方向前进 火箭推进原理依据的是牛顿第三律:作用力和反作用力大小相等,方向相反。一个扎紧的充满空气的气球一旦松开,空气就从气球内往外喷,气球则沿反方向飞出。

固体推进剂,从底层向顶层或从内层向外层快速燃烧。

液体推进剂,用高压气体对燃烧剂与氧化剂贮箱增压,然后用涡轮泵将燃烧剂与氧化剂输进燃烧室。

推进剂的能量在发动机内转化为燃气的动能,形成高速气流喷出,产生推力。
火箭是利用反冲的原理升上太空的
火箭利用燃料燃烧时产生的巨大推力,即反冲的原理升上太空的。

要使一个物体从静止的状态开始运动,必须有力作用在物体上,并且要作用一定的时间。在物理学上,力和时间的乘积叫做力的冲量。要使火箭发射,就必需有冲量作用在火箭上。这种冲量是通过火箭携带的燃气的爆炸而产生的。

在现实生活中,我们经常会看到这样的现象,一个充足气的气球拿在手上,突然放手,气体从气球中喷出来,这时气球就向着相反的方向飞出去,这种运动遵循动量守恒定律,在物理上我们称作为反冲。

发射火箭由地面控制中心倒记数到零便下令第一级火箭发动机点火。在震天动地的轰鸣声中,火箭拔地而起,冉冉上升。加速飞行段由此开始了,经过几十秒钟,运载火箭开始按预定程序缓慢向预定方向转变,100多秒钟后,在70公里左右高度,第一级火箭发动机关机分离,第二级接着点火,继续加速飞行,这时火箭已飞出稠密大气层,可按程序抛掉卫星的整流罩。在火箭达到预定速度和高度时,第三级火箭发动机关机分离,至此加速飞行段结束。随后,运载火箭靠已获得的能量,在地球引力作用下,开始惯性飞行段,直到与预定轨道相切的位置止。此时第三级火箭发动机点火,开始了最后加速段飞行。当加速到预定速度时第三级发动机关机。火箭的运载使命就全部完成了。
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