关于运载火箭的问题100分经常能
火箭在一定任务范围内加速的越快越好,最好几秒钟内就直接达到最大速度要求,那样人造卫星和飞船就不需要变轨了,可以直接入轨最好。然而这样的高技术当前人类的技术水平根本达不到。所以很多飞船、环月卫星、太阳同步轨道卫星都必须经过变轨加速后才能入轨。 至于各种航天飞行器需要的速度,请参见百度百科,我不会无耻到去原文照搬照抄百度百科,那样玷污了爱问的名声。
提高飞行加速度的三种方式:提高发动机推力(技术瓶颈很大,现有火箭发动机虽未达到极限,但增加推力代价很大,时间很长,只能慢慢来,适当增加可以但难以满足需要);
减小飞行器质量(也存在难以逾越的技术瓶颈,在一定时间内,一定历史条件下所能达到的减轻质量...全部
火箭在一定任务范围内加速的越快越好,最好几秒钟内就直接达到最大速度要求,那样人造卫星和飞船就不需要变轨了,可以直接入轨最好。然而这样的高技术当前人类的技术水平根本达不到。所以很多飞船、环月卫星、太阳同步轨道卫星都必须经过变轨加速后才能入轨。
至于各种航天飞行器需要的速度,请参见百度百科,我不会无耻到去原文照搬照抄百度百科,那样玷污了爱问的名声。
提高飞行加速度的三种方式:提高发动机推力(技术瓶颈很大,现有火箭发动机虽未达到极限,但增加推力代价很大,时间很长,只能慢慢来,适当增加可以但难以满足需要);
减小飞行器质量(也存在难以逾越的技术瓶颈,在一定时间内,一定历史条件下所能达到的减轻质量幅度极其有限)
根据加速度原理F=ma,我们可以采用当前最大推力的火箭,甚至采用多个火箭捆绑的方式,但质量问题还是无法根本解决,火箭越多,质量越大,燃料和箭体都不轻啊。
于是科学家们想出了一种办法:把火箭设计成串联多个级别的形式(其实中国古代已经采用过这种方式提高火箭的射程),初始质量很大,但随着燃料消耗,质量逐步下降,达到第一级尽头时,把第一级抛掉从而依次类推逐步减轻整个火箭系统质量,最后达到最大加速度,经过合理的计算加速时间、设计各级推力和飞行路径从而得到最佳入轨点、入轨路线以及各级推力数据,达到精确入轨的目标。
这样避免了单级火箭所带来的箭体质量减小不够(单靠消耗燃料不行,必须减小结构质量),加速度在飞行中达不到要求,末端速度达不到入轨要求的问题。
那么级数是否越多越好呢?答案是否定的,一切都有一定的限度。
美俄欧都曾实验过各种级数的火箭,最大可能达到过五级,然而火箭级数一旦达到四级,火箭的姿态控制(其中最重要的是重心控制,一旦不稳,飞机立刻偏离预定航迹再不可能入轨)、飞行轨迹控制(最重要的是舵面布置与设计)、安全性要求(气流扰动和地球引力扰动)都难以解决了。
地球环境复杂,气候条件变幻莫测,四级火箭由于火箭长度过长,带来了巨大的高超音速空气动力学难题,尤其是在过去高超音速空气动力学尚不成熟,技术上缩短火箭又难以做到的情况下,采用了二、三这两个技术可以达到,效率又比较高的技术指标,从而解决了卫星和宇宙飞船的入轨问题。
当今世界各航天大国多数都是采用二级或者三级运载火箭,大名鼎鼎的阿波罗计划采用的土星系列的前两种火箭就是两级火箭(土星五号是三级火箭),美国航天飞机采用的组合火箭系统实质上也是二级火箭——可靠性与加速要求折中最好的的级数,但只适合中低轨道,高轨道末端达不到速度要求,阿波罗飞船必须在轨变轨加速才能飞向月球(和中国的嫦娥系列卫星原理一样,但它的火箭推力大多了),其他型号的火箭多数是三级火箭。
现在技术足够先进了,单级火箭甚至都可以达到发射卫星的要求了,但是会很昂贵(这种火箭发动机很昂贵),而且发射质量比较小,得不偿失,因而依然是二、三级火箭的天下。俄罗斯的弹道导弹都可以发射卫星,根据不同导弹型号相当于二级火箭或者三级火箭。
现在四级火箭也可以解决问题了,但是三级火箭已经达到要求了,没必要采用过于昂贵的。
我的一位北航的硕士研究生朋友兼老乡,放弃了飞机方向,选择了北京的一家航天科技集团下属的公司。我是有点失望,因为我是志在国防的,航天暂时和国防距离稍微远一点。
其实飞机到航天器也就是低超音速到高超音速的过度,关于飞行本身的基本知识层面变化不是特别大,大学都学过的。
下面为长征2F的结构简图,以上文字绝无抄袭和来自于互联网,均为多年积累所得。收起