理论教育 现代火箭发展历程及原理解析

现代火箭发展历程及原理解析

时间:2023-05-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:现代高端的运载火箭是在古代火箭的基础上,经过漫长的历史演变以及融合了现代自然科学的理论和探索的成果发展起来的。现代的火箭是以热气流高速向后喷出,利用产生的反作用力向前运动的喷气推进装置。现代火箭利用反冲力推进的飞行装置。多级火箭各级之间、火箭和有效载荷及整流罩之间,通过连接—分离机构实现连接和分离。分离机构由爆炸螺栓和弹射装置组成。

现代火箭发展历程及原理解析

航天是指飞行器在大气层外宇宙空间的航行活动,又称太空飞行、宇宙航行或航天飞行。按航天器探索、开发和利用的对象划分,航天包括环绕地球的航行、飞往月球的航行、飞往行星及其卫星的航行、星际航行(行星际航行、恒星际航行)。而所有这些航行都离不开火箭。可以说,航天事业的发展取决于火箭的发展。现代高端的运载火箭是在古代火箭的基础上,经过漫长的历史演变以及融合了现代自然科学的理论和探索的成果发展起来的。

现代的火箭是以热气流高速向后喷出,利用产生的反作用力向前运动的喷气推进装置。它自身携带燃烧剂与氧化剂,不依赖空气中的氧助燃,既可在大气中,又可在外层空间飞行。现代火箭利用反冲力推进的飞行装置。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”。比如,吹起一个气球,然后放开它,那么它会满屋子乱飞,直到里面的空气漏光为止,这就是火箭发动机。在这种情况下,被抛射出去的是气球中的空气分子。与许多人的想法不同,空气分子其实是有质量的,让空气从气球的喷口中喷出来,气球的其余部分则会向相反的方向运动。

火箭的燃料主要是氮的氧化物:CO,H2,C2H2,CH4,C2H4,CH3CH2OH,N2 H4,高级硼硅烷。航空煤油是无色透明的,闻上去和普通的煤油没什么区别,而且不易挥发。燃点在300℃左右,别说用打火石了,就算用明火也是点不燃的。早在运载火箭发明前,人们使用油和汽作燃料,汽车轮船和飞机就是靠这些燃料来行驶的。后来,科学家发明了靠化学能来产生动力的运载火箭。运载火箭是用煤油、酒精、偏二甲肼、液态氢等作为燃烧剂,而用硝酸、液态氮等提供的氧化剂帮助燃烧的,人们习惯上把燃烧剂和氧化剂通称为火箭发动机的燃料或推进剂。从物理形态上讲,火箭发动机使用的推进剂有两种形式,一种是液态物质,另一种是固态物质。燃烧剂和氧化剂都是呈液体形态的发动机则称为液体燃料发动机,或称为液体火箭发动机,两者都是呈固体状态,则称为固体燃料火箭发动机或固体火箭发动机。固态氢、固态氧,作为火箭动力,如果在两种燃料中,一种为固体,一种为液体,则称为固-液火箭发动机或直接称其物质名称的火箭发动机,如氢氧火箭发动机。由于固态燃烧剂产生的能量比液体氧化剂发出的能量高,所以研制的火箭发动机多是固-液火箭发动机,两种燃料相遇燃烧,形成高温高压气体,气体从喷口喷出,产生巨大推力而把运载火箭送上了太空。(www.daowen.com)

关于火箭的结构。多级火箭各级之间、火箭和有效载荷及整流罩之间,通过连接—分离机构(常简称为分离机构)实现连接和分离。分离机构由爆炸螺栓(或爆炸索)和弹射装置(或小火箭)组成。平时,它们由爆炸螺栓或爆炸索连成一个整体;分离时,爆炸螺栓或爆炸索爆炸,使连接解锁,然后由弹射装置或小火箭将两部分分开,也有借助前面一级火箭发动机启动后的强大射流分开的。多级火箭各级之间的联接方式,有串联、并联和串并联几种。串联就是把几枚单级火箭串联在一条直线上;并联就是把一枚较大的单级火箭放在中间,叫芯级,在它的周围捆绑多枚较小的火箭,一般叫助推火箭或助推器,即助推级;串并联式多级火箭的芯级也是一枚多级火箭。

最后,我国的火箭发射中心有酒泉卫星发射基地、西昌卫星发射中心、太原卫星发射中心和文昌卫星发射中心。

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