反沖原理.
要使一個(gè)物體從靜止開始運(yùn)動(dòng),必須有力作用在物體上,并且作用一定時(shí)間T.在物理學(xué)上,力F和時(shí)間T的乘積FT叫做力的沖量.要使火箭發(fā)射,就必需有沖量作用在火箭上.這種沖量是通過燃?xì)獾谋ǘa(chǎn)生的.
在現(xiàn)實(shí)生活中,我們經(jīng)常會(huì)看到這樣的現(xiàn)象,一個(gè)充足氣的氣球拿在手上,突然放手,氣體從氣球中噴出來,這時(shí)氣球就向著相反的方向飛出去,這種運(yùn)動(dòng)遵循動(dòng)量守恒定律,在物理上我們稱作為反沖.
隨著科技的不斷發(fā)展,科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)明制造了各種型號(hào)的火箭,這些火箭內(nèi)部構(gòu)造互不相同而且都相當(dāng)復(fù)雜.如1970年發(fā)射的長征1號(hào)丁,它是一枚裝有二度軌級(jí)的三級(jí)小型運(yùn)載火箭,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖（1）所示.但是不管這些火箭內(nèi)部構(gòu)造有多復(fù)雜,其主要部分都可以歸納為殼體和燃料.殼體是圓筒形的,前端是封閉的尖端,后端有尾噴管,燃料燃燒產(chǎn)生的高溫壓燃?xì)鈴奈矅姽苎杆賴姵?火箭就向前飛去.
發(fā)射火箭由地面控制中心倒記數(shù)到零便下令第一級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火.在震天動(dòng)地的轟鳴聲中,火箭拔地而起,冉冉上升.加速飛行段由此開始了,經(jīng)過幾十秒鐘,運(yùn)載火箭開始按預(yù)定程序緩慢向預(yù)定方向轉(zhuǎn)變,100多秒鐘后,在70公里左右高度,第一級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)分離,第二級(jí)接著點(diǎn)火,繼續(xù)加速飛行,這時(shí)火箭已飛出稠密大氣層,可按程序拋掉衛(wèi)星的整流罩.在火箭達(dá)到預(yù)定速度和高度時(shí),第三級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)分離,至此加速飛行段結(jié)束.隨后,運(yùn)載火箭靠已獲得的能量,在地球引力作用下,開始慣性飛行段,直到與預(yù)定軌道相切的位置止.此時(shí)第三級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火,開始了最后加速段飛行.當(dāng)加速到預(yù)定速度時(shí)第三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī).火箭的運(yùn)載使命就全部完成了.
火箭飛行所能達(dá)到的最大速度,也就是燃料燃盡時(shí)獲得的最終速度,主要取決兩個(gè)條件：一是噴氣速度,二是質(zhì)量比（火箭開始飛行時(shí)的質(zhì)量與燃料燃盡時(shí)的質(zhì)量之比）.噴氣速度越大,最終速度就越大,由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的條件下一級(jí)火箭的最終速度還達(dá)不到發(fā)射人造衛(wèi)星所需要的速度,所以發(fā)射衛(wèi)星要用多級(jí)火箭.
火箭的級(jí)數(shù)不是越高越好,級(jí)數(shù)越多,構(gòu)造越復(fù)雜,工作時(shí)間的可靠性就越差.火箭和噴氣式飛機(jī)一樣都是反沖的重要應(yīng)用.為了提高噴氣速度,需要使用高質(zhì)量的燃料.當(dāng)燃?xì)鈴募?xì)口噴出時(shí)或水從彎管流出時(shí).它們具有動(dòng)量由動(dòng)量守恒定律可知,盛燃?xì)獾娜萜骶鸵蛳喾捶较蜻\(yùn)動(dòng).火箭是靠噴出氣流的反沖作用獲得巨大速度的.