火箭工作原理

【專家解說】：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?；鸺l(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)?；鸺l(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”?；鸺l(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?；鸺l(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)”沒什么關(guān)系。我們來看幾個(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，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)。如果您見過粗大的消防水管噴水的場景，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)氦的頁面，以便更好地了解空氣質(zhì)量的問題）。如果您讓空氣從氣球的噴口中噴出來，氣球的其余部分則會(huì)向相反的方向運(yùn)動(dòng)。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）。航空煤油是無色透明的，聞上去和普通的煤油沒什么區(qū)別，而且不易揮發(fā)。燃點(diǎn)大約在300C左右，別說用打火石了，就算用明火也是點(diǎn)不燃的。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)就是靠這些燃料來行駛的。后來，科學(xué)家發(fā)明了靠化學(xué)能來產(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)。固態(tài)氫、固態(tài)氧，作為火箭動(dòng)力。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，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)。