火箭在太空飛行的原理是什么?
飛塵郎
火箭中的燃料燃燒后會產(chǎn)生大量的高壓氣體,這些氣體向后推動空氣,空氣就會給火箭以大小相同的反作用力來推動火箭前進(jìn) ,火箭就是利用這個力在太空中飛行的。
所謂火箭是指用火箭發(fā)動機(jī)向后噴射高溫高壓燃?xì)猱a(chǎn)生反作用力,以獲得前進(jìn)動力,向前運動的飛行器。運載火箭是其中的一種,還有軍用火箭和導(dǎo)彈,以及氣象火箭、地球物理火箭和生物火箭等民用火箭和煙火等。
所謂火箭發(fā)動機(jī)是指自帶推進(jìn)劑(燃料和氧化劑),其工作不依賴外界空氣的噴氣發(fā)動機(jī)。
其他噴氣發(fā)動機(jī),如飛機(jī)上使用的空氣噴氣發(fā)動機(jī),只攜帶燃料,燃料燃燒所需的氧氣要從大氣中獲取,因而只能在大氣層中工作。由于火箭既攜帶了燃料,又?jǐn)y帶了氧化劑、所以火箭發(fā)動機(jī)在真空的太空中也能工作,使火箭能夠成為航天飛行的動力。
那么,火箭飛行如何能產(chǎn)生戰(zhàn)勝地球引力的宇宙速度呢?理論研究 和迄今的實踐都證明,火箭飛行速度決定于火箭發(fā)動機(jī)的噴氣速度和火箭的質(zhì)量比。
發(fā)動機(jī)的噴氣速度越高,火箭飛行的速度越高;火箭的質(zhì)量比越大,火箭飛行能達(dá)到的速度越高。
火箭的質(zhì)量比是火箭起飛時的質(zhì)量(包括推進(jìn)劑在內(nèi)的質(zhì)量)與發(fā)動機(jī)關(guān)機(jī)(熄火)時刻的火箭質(zhì)量(火箭的結(jié)構(gòu)質(zhì)量,即凈重)之比。因此,質(zhì)量比大,就意味著火箭的結(jié)構(gòu)質(zhì)量小,所攜帶的推進(jìn)劑多。
火箭發(fā)動機(jī)的噴氣速度,決定于推進(jìn)劑的性能和發(fā)動機(jī)的設(shè)計水平。推進(jìn)劑的能量越高,可獲得的噴氣速度越高;設(shè)計水平越高,所獲得的能量效率越高。
能量效率是指推進(jìn)劑燃燒的熱化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚倥艢獾膭幽艿男?。它包括推進(jìn)劑的燃燒效率、發(fā)動機(jī)噴管效率和發(fā)動機(jī)的循環(huán)效率。