发射火箭为什么要分级?带你了解背后的原理

发射火箭为什么要分级?带你了解背后的原理

来源:人民网2019-08-20

“航天之父”齐奥尔科夫斯基曾说,地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里。人类要想走出地球,首先需要摆脱地球引力的束缚,这就需要具备很大的速度,这个速度叫第一宇宙速度,它大概为7.9公里每秒。

众所周知,我国的高铁技术全球领先,复兴号设计运营时速能达到350公里每小时,从北京到上海只要大概5个小时。然而,复兴号高铁相较于航天器,简直是小巫见大巫。这段路程对于以第一宇宙速度飞行的航天器来说用不到5分钟,可以想象航天器的速度有多快了,航天器获得这么高的速度靠的是多级运载火箭。那么问题来了,单级火箭可不可以把航天器送上天?为什么要使用多级火箭呢?

提到火箭分级,不得不提到齐奥尔科夫斯基,让火箭飞向太空探测宇宙就是他最先提出来的。这位科学家的贡献还不限于此,他还提出了著名的火箭运动方程式(这个公式被后人称为齐奥尔科夫斯基公式,其奠定了火箭飞行理论的基础),即火箭最终的速度等于火箭的喷气速度与火箭质量比的对数的乘积。

火箭的质量比是指火箭的原始质量与火箭的最后质量的比值。在经过一系列数学运算以后,他又指出,对于使用某种推进剂火箭来说,要使最终速度达到第一宇宙速度,火箭的质量比要非常之大,火箭的壳体将要做的非常薄,甚至比鸡蛋壳还要薄。如此严酷的条件,还要耐受高温、高压、真空等恶劣工作环境,火箭升空真的很不容易。

使用单级火箭来提高火箭的质量比遇到了瓶颈,如何提高火箭的质量比,便成为一个亟待解决的课题。齐奥尔科夫斯基为解决这一难题作出了贡献,提出了把火箭分级的方案。

通过把火箭分级,多级火箭在每级工作结束后可以抛掉不需要的质量,提高了火箭的质量比,因而在火箭飞行过程中,能够获得更好的加速性能,逐步达到预定的飞行速度。多级火箭各级发动机也是独立工作的,可以按照每一级的飞行条件设计发动机,使发动机处于最佳工作状态,更好地提高了火箭的飞行性能。

那是不是火箭的级数越高越好了?理论上确实如此,级数越高,意味着抛掉的多余质量越多,火箭的质量比就越大,能达到的飞行速度就越高。但是级数太多,每级之间的连接和分离机构部分也要相应增多,这也会影响火箭的整体重量和强度,并带来一些复杂的技术问题,可靠性也会降低。所以,现代火箭往往用两级、三级或四级火箭(四级火箭即末级火箭)来发射人造地球卫星。

总的来看,火箭目前是唯一能达到宇宙速度、摆脱地球引力、进入宇宙空间的运载工具。火箭的分级能够提高火箭的质量比,从而提高火箭的发射速度,所以现在发射卫星使用的皆是多级火箭。

首页 | 新闻 原创 视听 | 问政 评论 匠心 | 区县 娱乐 财经 | 旅游 亲子 直播 | 文艺 教育 应急 安监 | 房产 健康 汽车 | 取证 鸣家 会客厅 | 万花瞳 百姓故事 3c家居
  • 站内
站内
分享
新浪微博
腾讯微博
微信
QQ空间
QQ好友
手机阅读分享话题

发射火箭为什么要分级?带你了解背后的原理

2019-08-20 05:25:00 来源: 0 条评论

“航天之父”齐奥尔科夫斯基曾说,地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里。人类要想走出地球,首先需要摆脱地球引力的束缚,这就需要具备很大的速度,这个速度叫第一宇宙速度,它大概为7.9公里每秒。

众所周知,我国的高铁技术全球领先,复兴号设计运营时速能达到350公里每小时,从北京到上海只要大概5个小时。然而,复兴号高铁相较于航天器,简直是小巫见大巫。这段路程对于以第一宇宙速度飞行的航天器来说用不到5分钟,可以想象航天器的速度有多快了,航天器获得这么高的速度靠的是多级运载火箭。那么问题来了,单级火箭可不可以把航天器送上天?为什么要使用多级火箭呢?

提到火箭分级,不得不提到齐奥尔科夫斯基,让火箭飞向太空探测宇宙就是他最先提出来的。这位科学家的贡献还不限于此,他还提出了著名的火箭运动方程式(这个公式被后人称为齐奥尔科夫斯基公式,其奠定了火箭飞行理论的基础),即火箭最终的速度等于火箭的喷气速度与火箭质量比的对数的乘积。

火箭的质量比是指火箭的原始质量与火箭的最后质量的比值。在经过一系列数学运算以后,他又指出,对于使用某种推进剂火箭来说,要使最终速度达到第一宇宙速度,火箭的质量比要非常之大,火箭的壳体将要做的非常薄,甚至比鸡蛋壳还要薄。如此严酷的条件,还要耐受高温、高压、真空等恶劣工作环境,火箭升空真的很不容易。

使用单级火箭来提高火箭的质量比遇到了瓶颈,如何提高火箭的质量比,便成为一个亟待解决的课题。齐奥尔科夫斯基为解决这一难题作出了贡献,提出了把火箭分级的方案。

通过把火箭分级,多级火箭在每级工作结束后可以抛掉不需要的质量,提高了火箭的质量比,因而在火箭飞行过程中,能够获得更好的加速性能,逐步达到预定的飞行速度。多级火箭各级发动机也是独立工作的,可以按照每一级的飞行条件设计发动机,使发动机处于最佳工作状态,更好地提高了火箭的飞行性能。

那是不是火箭的级数越高越好了?理论上确实如此,级数越高,意味着抛掉的多余质量越多,火箭的质量比就越大,能达到的飞行速度就越高。但是级数太多,每级之间的连接和分离机构部分也要相应增多,这也会影响火箭的整体重量和强度,并带来一些复杂的技术问题,可靠性也会降低。所以,现代火箭往往用两级、三级或四级火箭(四级火箭即末级火箭)来发射人造地球卫星。

总的来看,火箭目前是唯一能达到宇宙速度、摆脱地球引力、进入宇宙空间的运载工具。火箭的分级能够提高火箭的质量比,从而提高火箭的发射速度,所以现在发射卫星使用的皆是多级火箭。

亲爱的用户,“重庆”客户端现已正式改版升级为“新重庆”客户端。为不影响后续使用,请扫描上方二维码,及时下载新版本。更优质的内容,更便捷的体验,我们在“新重庆”等你!
看天下
[责任编辑: 余浩 ]
发言请遵守新闻跟帖服务协议
精彩视频
版权声明:
联系方式:重庆华龙网集团有限公司 咨询电话:60367951
①重庆日报报业集团授权华龙网,在互联网上使用、发布、交流集团14报1刊的新闻信息。未经本网授权,不得转载、摘编或利用其它方式使用重庆日报报业集团任何作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明“来源:华龙网”或“来源:华龙网-重庆XX”。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
② 凡本网注明“来源:华龙网”的作品,系由本网自行采编,版权属华龙网。未经本网授权,不得转载、摘编或利用其它方式使用。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明“来源:华龙网”。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
③ 华龙网及其新重庆客户端标明非华龙网的确定来源或未标注华龙网LOGO、名称、水印的文字、图片、音频、视频等稿件均为非原创作品。如转载涉及版权等问题,请及时与华龙网联系,联系邮箱:cqnewszbs@163.com。
附:重庆日报报业集团14报1刊:重庆日报 重庆晚报 重庆晨报 重庆商报 时代信报 新女报 健康人报 重庆法制报 三峡都市报 巴渝都市报 武陵都市报 渝州服务导报 人居周报 都市热报 今日重庆
关闭
>