火箭原理
發(fā)動(dòng)機(jī)
當(dāng)大多數(shù)人想到馬達(dá)或發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),會(huì)認(rèn)為它們與旋轉(zhuǎn)有關(guān).例如,汽車?yán)锏耐鶑?fù)式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)能量以驅(qū)動(dòng)車輪.電動(dòng)馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)能量則用來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇或轉(zhuǎn)動(dòng)磁盤.蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)也用來(lái)完成同樣的工作,蒸汽輪機(jī)和大多數(shù)燃?xì)廨啓C(jī)也是如此.
火箭發(fā)動(dòng)機(jī)則與之有著根本的區(qū)別.它是一種反作用力式發(fā)動(dòng)機(jī).火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是以一條著名的牛頓定律作為基本驅(qū)動(dòng)原理的,該定律認(rèn)為“每個(gè)作用力都有一個(gè)大小相等、方向相反的反作用力”.火箭發(fā)動(dòng)機(jī)向一個(gè)方向拋射物質(zhì),結(jié)果會(huì)獲得另一個(gè)方向的反作用力.
開始時(shí)您可能很難理解“拋射物質(zhì),獲得反作用力”這個(gè)概念,因?yàn)檫@好像和真實(shí)情況不大一樣.火箭發(fā)動(dòng)機(jī)似乎只會(huì)發(fā)出火焰和噪音,制造壓力,而與“拋射物質(zhì)”沒(méi)什么關(guān)系.我們來(lái)看幾個(gè)例子,以便更好地了解真實(shí)情況:
如果您曾經(jīng)使用過(guò)獵槍,特別是那種12鉛徑的大獵槍,那么您就知道它會(huì)產(chǎn)生巨大的“撞擊力”.也就是說(shuō),當(dāng)您開槍時(shí),獵槍會(huì)狠狠地向后“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公里/小時(shí)的速度沿某個(gè)方向發(fā)射出去,同時(shí)您的肩膀會(huì)受到反作用力的撞擊.如果您開槍時(shí)穿著輪滑鞋或站在滑雪板上,槍會(huì)起到類似于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的作用,反作用力會(huì)使您向相反的方向滑動(dòng).
如果您見(jiàn)過(guò)粗大的消防水管噴水的場(chǎng)景,可能會(huì)注意到消防員要花很大的力氣才能抓住它(有時(shí)您會(huì)看到有兩名或三名消防員手持同一根消防水管).水管發(fā)生的情況與火箭發(fā)動(dòng)機(jī)類似.水管向一個(gè)方向噴水,消防員們則運(yùn)用自身的力量和重量來(lái)克服反作用力.如果他們放開水管,那么水管會(huì)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(dòng)他們以極快的速度向后移動(dòng).
如果您吹起一個(gè)氣球,然后放開它,那么它會(huì)滿屋子亂飛,直到里面的空氣漏光為止,這就是您制造的火箭發(fā)動(dòng)機(jī).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(shí)是有質(zhì)量的(請(qǐng)查看有關(guān)氦的頁(yè)面,以便更好地了解空氣質(zhì)量的問(wèn)題).如果您讓空氣從氣球的噴口中噴出來(lái),氣球的其余部分則會(huì)向相反的方向運(yùn)動(dòng).
火箭燃料
燃料是氮的氧化物有:CO,H2,C2H2,CH4,C2H4,CH3CH2OH,N2H4,高級(jí)硼硅烷(這都是火箭推進(jìn)器的燃料).和2踢腳差不多的 點(diǎn)火和原理都一樣 只是上面的那層不是火藥 是火箭頭(里面是衛(wèi)星之類的東西) 航空煤油是無(wú)色透明的,聞上去和普通的煤油沒(méi)什么區(qū)別,而且不易揮發(fā).燃點(diǎn)大約在300C左右,別說(shuō)用打火石了,就算用明火也是點(diǎn)不燃的! 運(yùn)載火箭使用什么動(dòng)力把航天器送上太空的呢?早在運(yùn)載火箭發(fā)明前,人們使用油和汽作燃料,汽車、輪船和飛機(jī)就是靠這些燃料來(lái)行駛的.后來(lái),科學(xué)家發(fā)明了靠化學(xué)能來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力的運(yùn)載火箭.運(yùn)載火箭是用煤油、酒精、偏二甲肼、液態(tài)氫等作為燃燒劑,而用硝酸、液態(tài)氮等提供的氧化劑幫助燃燒的,人們習(xí)慣上把燃燒劑和氧化劑通稱為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料或推進(jìn)劑.
推進(jìn)劑
從物理形態(tài)上講,火箭發(fā)動(dòng)機(jī)使用的推進(jìn)劑有兩種形式,一種是液態(tài)物質(zhì),另一種是固態(tài)物質(zhì).燃燒劑和氧化劑都是呈液體形態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)則稱為液體燃料發(fā)動(dòng)機(jī),或稱為液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī),兩者都是呈固體狀態(tài),則稱為固體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)或固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī).如果在兩種燃料中,一種為固體,一種為液體,則稱為固-液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)或直接稱其物質(zhì)名稱的火箭發(fā)動(dòng)機(jī).如,氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī).由于固態(tài)燃燒劑產(chǎn)生的能量比液體氧化劑發(fā)出的能量高,所以,目前研制的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)多是固-液火箭發(fā)動(dòng)機(jī),兩種燃料相遇燃燒,形成高溫高壓氣體,氣體從噴口噴出,產(chǎn)生巨大推力而把運(yùn)載火箭送上了太空.
常用推進(jìn)劑有:1、液氫(燃料)液氧(氧化劑),燃燒效率很高,多用于航天飛機(jī)及運(yùn)載火箭末級(jí),價(jià)格昂貴、不易儲(chǔ)存.
2、肼-50(燃料)四氧化二氮(氧化劑),燃燒效率一般,多用于中型火箭,價(jià)格適中、較易儲(chǔ)存.
3、RP-1高精煉煤油(燃料)液氧(氧化劑),燃燒效率一般,多用于火箭第一級(jí),價(jià)格適中、不易儲(chǔ)存.
4、肼(燃料)四氧化二氮(氧化劑),燃燒效率一般,多用于衛(wèi)星,容易自燃、價(jià)格相對(duì)便宜、腐蝕性極強(qiáng).[2][3]
火箭怎樣升上太空
火箭怎樣升上太空
物理人氣:829 ℃時(shí)間:2020-03-24 10:14:55
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