|
现代火箭是指一种靠发动机喷射气体产生反作用力向前推进的飞行器,是实现卫星上天和航天飞行的运载工具,故又称为运载火箭. 火箭的工作原理就是动量定恒定律,当火箭推进剂燃烧时,从尾部喷出的气体具有很大的动量,根据动量守恒定律,火箭就获得等值反向的动量,因而发生连续的反冲现象,随着推进剂的消耗,火箭质量不断减小,加速度不断增大,当推进剂 燃尽时,火箭即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行. 提高火箭速度有两个办法 ,一是提高气体的喷射速度,二是提高质量比(火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽 时的质量之比),而提高喷射速度的方法比提高质量比的办法更有效,但喷射速度的提高也有一定的限度.因为要提高喷射速度,必须有高效能的燃料,才能产生高温高压的气体,高速地从喷口喷出,同时还要求制作燃烧室和喷口的材料能经受得住高温、高压和高速,现代液体燃料的火箭喷射速度约为2500 m/s,气体的压强约为四个大气压,温度已高达3000℃左右.把喷气速度提到4~4.5 km/s就是很高的技术水平了,要想把质量比提高到10也是很难办到的,火箭除了外壳、存贮燃料设备和燃烧室外还要有发动机、仪器、控制设备和要运送的人造卫星、爆炸弹头等,燃料燃尽后,剩余的总质量还是相当大的.如果质量比是6,气体的喷射速度为2500 m/s,火箭的最大速度也不到4.5 km/s,远小于第一宇宙速度(7.9 km/s),更不用说脱离地球引力了,可见,单级火箭的最终速度是有一定限制的,因此只有利用多级火箭才能得到较大的最终速度. 火箭可应用在军用和民用两大方面,按不同的飞行任务 ,大致可分为三类:探空火箭,用于高空大气测量;弹道式导弹,是带战斗部件的有控火箭;卫星(宇宙飞船)运载器,把卫星或飞船送上轨道,目前世界上最大的运载火箭是美国的“土星五号”,它的直径为10 m,高85 m,起飞时质量近3000 t.第一级火箭装有五台发动机,推力超过3000 t,点火后150 s即可把2000多吨液氧和煤油烧完,第二级火箭装有450 t高能推进剂 (液氧和液氢),推力为525 t,第三级装有106 t推进剂,推力为100 t,“阿波罗”登月飞船就是由它运载并送入轨道的. |