火箭的速度是多少 火箭的推进原理是什么 火箭的原理是什么?
2022-07-05 15:50:11 来源:经济头条
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日前单级火箭前进的最大速度是4.5公里/秒,多级火箭的速度可达到第一宇宙速度7.9公里/秒(物体绕地球作圆周运动的速度)和第二宇宙速度11.2 公里/秒(摆脱地球引力束缚,飞离地球的速度)。
02
火箭推进速度近7马赫。火箭(rocket)是火箭发动机喷射工质(工作介质)产生的反作用力向前推进的飞行器。它自身携带全部推进剂,不依赖外界工质产生推力,可以在稠密大气层内,也可以在稠密大气层外飞行,是实现航天飞行的运载工具。
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火箭按用途分为探空火箭和运载火箭。无论固体运载火箭还是液体运载火箭,无论单级运载火箭还是多级运载火箭,其主要的组成部分均包括结构系统(又称箭体结构)、动力装置系统(又称推进系统)和控制系统。
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探空火箭是用于将科学仪器以抛物线轨迹送入地球大气层的上部区域,使其进入近地空间的一种火箭。
推进原理
看似复杂的火箭,原理其实非常简单,早在17世纪,牛顿就很清晰地进行了描述:如果以一定速度向后抛出一定质量,就会受到一个反作用力的推动,向前加速。简单的火箭甚至早在牛顿提出这一原理前几百年就在中国被发明出来,并得到了应用,包括军用的火药箭和节日庆典的烟花。
火箭向后抛出一定质量是靠火箭发动机来完成的。火箭发动机点火以后,推进剂(液体的或固体的燃料和氧化剂)在发动机燃烧室里燃烧,产生大量高压气体;高压气体从发动机喷管高速喷出,对火箭产生的反作用力,使火箭沿气体喷射的反方向前进。固体推进剂是从底层向顶层或从内层向外层快速燃烧的,而液体推进剂是用高压气体对燃料与氧化剂贮箱增压,然后用涡轮泵将燃料与氧化剂进一步增压并输送进燃烧室。推进剂的化学能在发动机内转化为燃气的动能,形成高速气流喷出,产生推力。
火药曾经是原始的火箭推进剂,目前战术型火箭或较小导弹大多采用火药推进剂。人们习惯性把这样的固体燃料叫做“单元推进剂”。需要燃烧剂加氧化剂的燃料被称为:“二元推进剂”。组合使用液体和固体燃料推进剂的称为混合推进剂。使用混合推进剂的火箭发动机比冲和体积比冲介于液体和固体火箭推进剂之间。1950年代美国研制成功氧化氢和聚乙烯作为火箭发动机的混合推进剂。1964年法国首先发射成功采用混合推进剂为动力的气象火箭。我国“长征一号D”运载火箭第一级、第二级用液体燃料火箭发动机,第三级用固体燃料火箭发动机。也是采用混合推进剂。
选择推进剂所需要考虑的因素很多,如要求高的化学能焓、低分子量的燃烧产物。比热大、导热率高。饱和蒸汽气压低,化学稳定性好,比重大、无毒、无腐蚀性等。一种推进剂不可能完全具备以上的这些性能,因此不断研究新燃料是开发空间航行的首要任务。
使用核能燃料的火箭发动机的比冲量高、寿命长。但技术复杂,只适用长期工作的航天器及运载火箭的高能末级。1986年前苏联已在和平号空间站应用核动力发动机。核燃料的危害性是放射性污染环境。