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火箭原理有哪些?

火箭原理

1,發動機

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,汽車裏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。它是壹種反作用力式發動機。火箭發動機是以壹條著名的牛頓定律作為基本驅動原理的,該定律認為“每個作用力都有壹個大小相等、方向相反的反作用力”。火箭發動機向壹個方向拋射物質,結果會獲得另壹個方向的反作用力。

開始時您可能很難理解“拋射物質,獲得反作用力”這個概念,因為這好像和真實情況不大壹樣。火箭發動機似乎只會發出火焰和噪音,制造壓力,而與“拋射物質”沒什麽關系。我們來看幾個例子,以便更好地了解真實情況:

如果您曾經使用過獵槍,特別是那種12鉛徑的大獵槍,那麽您就知道它會產生巨大的“撞擊力”。也就是說,當您開槍時,獵槍會狠狠地向後“撞擊”您的肩膀。

這種撞擊力就是反作用力。獵槍將31.1克的金屬以大約1120公裏/小時的速度沿某個方向發射出去,同時您的肩膀會受到反作用力的撞擊。如果您開槍時穿著輪滑鞋或站在滑雪板上,槍會起到類似於火箭發動機的作用,反作用力會使您向相反的方向滑動。

如果您見過粗大的消防水管噴水的場景,可能會註意到消防員要花很大的力氣才能抓住它(有時您會看到有兩名或三名消防員手持同壹根消防水管)。

水管發生的情況與火箭發動機類似。水管向壹個方向噴水,消防員們則運用自身的力量和重量來克服反作用力。如果他們放開水管,那麽水管會勁頭十足地四處亂撞。如果消防員全都站在滑雪板上,水管將推動他們以極快的速度向後移動。

如果您吹起壹個氣球,然後放開它,那麽它會滿屋子亂飛,直到裏面的空氣漏光為止,這就是您制造的火箭發動機。在這種情況下,被拋射出去的是氣球中的空氣分子。

與許多人的想法不同,空氣分子其實是有質量的(請查看有關氦的頁面,以便更好地了解空氣質量的問題)。如果您讓空氣從氣球的噴口中噴出來,氣球的其余部分則會向相反的方向運動。

2,燃料

燃料是氮的氧化物有:CO,H2,C2H2,CH4,C2H4,CH3CH2OH,N2H4,高級硼矽烷(這都是火箭推進器的燃料)和2踢腳差不多的 點火和原理都壹樣。只是上面的那層不是火藥,是火箭頭(裏面是衛星之類的東西)。

航空煤油是無色透明的,聞上去和普通的煤油沒什麽區別,而且不易揮發。燃點大約在300C左右,別說用打火石了,就算用明火也是點不燃的。

早在運載火箭發明前,人們使用油和汽作燃料,汽車、輪船和飛機就是靠這些燃料來行駛的。後來,科學家發明了靠化學能來產生動力的運載火箭。

運載火箭是用煤油、酒精、偏二甲肼、液態氫等作為燃燒劑,而用硝酸、液態氮等提供的氧化劑幫助燃燒的,人們習慣上把燃燒劑和氧化劑通稱為火箭發動機的燃料或推進劑。

3,推進劑

從物理形態上講,火箭發動機使用的推進劑有兩種形式,壹種是液態物質,另壹種是固態物質。燃燒劑和氧化劑都是呈液體形態的發動機則稱為液體燃料發動機,或稱為液體火箭發動機,兩者都是呈固體狀態,則稱為固體燃料火箭發動機或固體火箭發動機。

固態氫、固態氧,作為火箭動力。如果在兩種燃料中,壹種為固體,壹種為液體,則稱為固-液火箭發動機或直接稱其物質名稱的火箭發動機。如,氫氧火箭發動機。由於固態燃燒劑產生的能量比液體氧化劑發出的能量高,所以,研制的火箭發動機多是固-液火箭發動機,兩種燃料相遇燃燒,形成高溫高壓氣體,氣體從噴口噴出,產生巨大推力而把運載火箭送上了太空。

擴展資料:

常用推進劑有:

1、液氫(燃料)液氧(氧化劑),燃燒效率很高,多用於航天飛機及運載火箭末級,價格昂貴、不易儲存。

2、肼-50(燃料)四氧化二氮(氧化劑),燃燒效率壹般,多用於中型火箭,價格適中、較易儲存。

3、RP-1高精煉煤油(燃料)液氧(氧化劑),燃燒效率壹般,多用於火箭第壹級,價格適中、不易儲存。

4、肼(燃料)、四氧化二氮(氧化劑),燃燒效率壹般,多用於衛星,容易自燃、價格相對便宜、腐蝕性極強。

基本分類:

火箭可按不同方法分類。按能源不同,分為化學火箭、核火箭、電火箭以及光子火箭等。化學火箭又分為液體推進劑火箭、固體推進劑火箭和固液混合推進劑火箭。

按用途不同分為衛星運載火箭、布雷火箭、氣象火箭、防雹火箭以及各類軍用火箭等。按有無控制分為有控火箭和無控火箭。

按級數分為單級火箭和多級火箭。按射程分為近程火箭、中程火箭和遠程火箭等。火箭的分類方法雖然很多,但其組成部分及工作原理是基本相同的。

固態火箭跟液態火箭便是現今比較常用的火箭。此外,還有混合火箭---就是用固體的燃料而用液體的氧化劑。

另外,值得壹提的是,現今運載火箭大多包含了液態火箭跟固態火箭,也就是說,壹個火箭可能第壹節是固態的而第二節卻是液態的。

火箭的基本組成部分有推進系統、箭體和有效載荷。有控火箭還裝有制導系統。

火箭推進系統是火箭賴以飛行的動力源。其中火箭發動機按其工質,可分為化學火箭發動機、核火箭發動機、電火箭發動機和光子火箭發動機等。

廣泛使用的是化學火箭發動機,它是依靠推進劑在燃燒室內進行化學反應釋放出來的能量轉化為推力的。

推力與推進劑每秒消耗量之比稱為比沖,它是發動機性能的主要指標,其高低與發動機設計、制造水平有關,但主要取決於所選用的推進劑的性能。

火箭發動機的推力,是根據其特點和用途選定的,其大小相差很大,小到微牛,如電火箭發動機;大到十幾兆牛,如美國航天飛機的固體火箭助推器。

箭體用來安裝和連接火箭各個系統,並容納推進 劑。箭體除要求具有良好的空氣動力外形外,還要求在既定功能不變的前提下,質量越輕越好,體積越小越好。在起飛質量壹定時,結構質量輕,則可獲得較大的飛行速度或射程。

運載火箭的有效載荷有人造衛星、飛船或空間探測器等航天器。火箭武器的有效載荷就是戰鬥部(彈頭)。

為成功地發射火箭,還必須有地面發射設備和發射設施。地面發射設備有大有小。小的可手提肩扛,如便攜式防空火箭和反坦克火箭的發射筒(架);大的如衛星運載火箭,則需有固定的發射場和龐大的發射設施,以及飛行跟蹤測控臺站等。

中國發射基地:

1,酒泉衛星發射基地

酒泉衛星發射基地位於酒泉市東北210公裏處的巴丹吉林沙漠深處,建於1958年,是規模最大的衛星發射中心,也是各種型號運載火箭和探空氣象火箭的綜合發射場,擁有完整、可靠的發射設施,能發射較大傾角的中、低軌道衛星。

中心自1958年創建以來,曾為中國航天事業的發展創造過驕人的八個第壹;1970年4月21日,中國的第壹顆人造地球衛星在這裏升起;

1975年11月26日,第壹顆返回式人造地球衛星在這裏升空;1980年5月18日,第壹枚遠程運載火箭在這裏飛向太平洋預定領空;

1981年9月20日,第壹次用壹枚火箭將三顆衛星送上太空……至今,酒泉衛星發射中心已成功地發射了21顆科學試驗衛星,其中,這裏發射的8顆可收回衛星,成功率達100%。為中國著名的三大衛星發射基地之壹。◆西昌衛星發射中心

2,西昌衛星發射中心

西昌衛星發射中心始建於1970年,於1982 年交付使用,自1984年1月發射中國第壹顆通信衛星以來,已發射國內外衛星28次。

主要擔負廣播、通信和氣象等地球同步軌道(GTO)衛星發射的組織指揮、測試發射、主動段測量、安全控制、數據處理、信息傳遞、氣象保障、殘骸回收、試驗技術研究等任務。發射場位置為東經102度、北緯28.2度。

3,太原衛星發射中心

太原衛星發射中心是中國試驗衛星、應用衛星和運載火箭發射試驗基地之壹。它位於山西省太原市西北的高原地區,具備了多射向、多軌道、遠射程和高精度測量的能力,擔負太陽同步軌道氣象、資源、通信等多種型號的中、低軌道衛星和運載火箭的發射任務。

發射中心始建於1967年。1968年12月18日,中國自己設計制造的第壹枚中程運載火箭發射成功。到1988年該中心***成功發射了70多枚包括中近程、中遠程、遠程等各種類型的運載火箭。1988年9月7日和1990年9月3日,該中心用長征4號運載火箭成功地將中國第壹顆和第二顆“風雲”1號氣象衛星送入太陽同步軌道。此外,它還進行過壹系列運載火箭試驗。

1997年12月8日,該中心第壹次執行國際商業發射,成功地將美國摩托羅拉公司制造的兩顆銥星送入預定軌道。到1999年***為外國公司成功發射了10顆銥星。

1999年5月10日,該中心用長征4號乙運載火箭成功地將風雲壹號氣象衛星和實踐五號科學實驗衛星送入軌道高度為870公裏的太陽同步軌道。這是該中心連續第七次成功地以壹箭雙星方式進行的航天發射。

4,文昌衛星發射中心

海南文昌衛星發射中心位於中國海南省文昌市附近約北緯19度19分0秒,東經109度48分0秒,是中國以前的壹個發射亞軌道火箭(如彈道導彈)的測試基地。

衛星發射中心。由於此地點的緯度較低,離赤道只有19度,地球自轉造成的離心力可以讓火箭負載更多的物品。建設是為未來中國航天事業而發展。這中心將可以用來發射正在研制的重型長征五號系列火箭。

參考資料:百度百科---火箭

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