‘壹’ 火箭的结构组成都有什么
我们知道,火箭种目繁多,不可一一列举。在此,我们只重点介绍航天运载火箭的结构和组成,并且只以化学能火箭为主要介绍对象。
事实上,运载火箭主要包括动力系统、控制系统、壳体及结构系统、有效载荷系统四大部分。那么,它们都有什么功用呢?下面作一一介绍。
火箭发动机动力系统
火箭发动机是使火箭具有强大推力的动力系统。它包括主动力系统和其他辅助动力设备。如果从燃料形式不同来分,则有固体(推进剂)发动机、液体(推进剂)发动机、固液混合(推进剂)发动机。这里所说的推进剂只包括燃烧剂和氧化剂两部分。这三种推进剂的火箭发动机结构是不同的。
固体火箭发动机
固体火箭发动机通常由燃烧室、喷管和点火装置等组成。燃烧室是放置固体推进剂药柱的场所,燃烧室的后部连接喷管,喷管可以是一个,也可以是多个。而点火装置则是由电爆管、点火药和壳体结构组成,它实际上也是一个小型的固体发动机。点火装置按照不同的点火要求,可以安装在发动机的头部、药柱的中部或尾端。当发动机工作时,先通电使电爆管爆炸,引燃点火药,然后由点火药点燃存放在燃烧室内的药柱,药柱燃烧产生的燃气流通过喷管高速喷出而产生推力。
固体火箭发动机结构较简单,工作可靠,药柱可长期贮存于燃烧室内,但效能较低,工作时间短,不易多次启动,而推力大小、方向的调节也比较困难。
液体火箭发动机
液体火箭发动机一般由推力室、推进剂供应系统和发动机控制系统组成。
推力室是发动机中产生推力的那一部分,它由推进剂喷注器、燃烧室和喷管组成。对非自燃推进剂来说,还有点火装置,如火花塞等。推进剂由喷注器喷入燃烧室,经雾化、混合、燃烧,形成3000℃—4000℃的高温和几十兆帕的高压燃气,在喷管内迅速膨胀,以每秒数千米的速度高速喷出而产生推力。
而推进剂供应系统则是把液体推进剂从贮箱输送到推力室的系统,这就好比是人的心血管系统一样,构造十分复杂。它有挤压式和泵压式两种。对现代大型火箭来说,主要是泵压式(包括泵、涡轮、传动机构和涡轮启动系统等)。
推进剂是靠高速转动的涡轮泵送到推力室的。因此,涡轮泵常常被说成是火箭的心脏。而发动机要工作,必须先让涡轮泵转动起来,这就是涡轮启动系统的任务。涡轮启动系统就像是心脏起搏器一样。涡轮启动系统的种类很多,现以燃气发生器的启动装置为例,来说明推进剂供应系统的工作原理和过程。
燃气发生器是如何点火使推进剂燃烧的呢?工作过程是这样的:燃气发生器包括火药启动器和电爆管。电爆管通电后爆炸,引起火药爆炸,产生低温燃气,进而吹动涡轮叶片,涡轮带动泵旋转,转动起来的泵将推进剂的一部分送进燃气发生器,而另一部分则送进推力室。进入燃气发生器的推进剂燃烧生成高温高压燃气,驱动涡轮泵以更高的速度旋转,将大量的推进剂输送到推力室燃烧,进而产生推力。
而发动机控制系统的作用是控制发动机的启动、点火和关机(即熄火)等工作程序,控制推进剂的混合比例,控制推力的大小和方向等。
其工作程序控制由按事先设计好的程序打开和关闭发动机供应系统的阀门来完成。
而推进剂的混合比例和推力的大小,则通过发动机上特有的装置和方法来控制。
推力方向控制早期采用石墨做成的舵来进行。它安装在喷管的排气出口,像船舶的舵那样,通过改变喷气流的方向来调整推力方向。目前,一般采用摇摆发动机,即通过发动机的偏转来调整推力方向。石墨舵偏转和发动机的摇摆,都是由火箭的控制系统发出命令,通过一个叫做液压伺服机构的装置来完成的。
固液混合火箭发动机
这种火箭发动机一般是由放置固体燃料(或氧化剂药柱)的燃料室、喷管和贮放液态氧化剂和燃烧剂的贮箱以及液体推进剂组分供应系统所组成。
当发动机工作时,可以是固态、液态推进剂组分相互接触时自燃点火,也可以像固体发动机那样安装一个火药点火器。液体推进剂组分的供应则用压缩气体或燃气涡轮泵来供应。
上述三种发动机,不论是哪种类型,要提高其性能,主要是提高发动机的喷气速度。因此,最重要的是选择高性能的推进剂。同时要优化发动机设计方案,在尽量减少发动机自重的同时,提高推进剂的比冲值(即能量效应)。
火箭飞行控制系统
火箭飞行控制系统是运载火箭的“智能”部分,好比是火箭的眼睛、大脑和手脚。通常它是由制导系统、姿态控制与电源配电组成的火箭飞行控制系统和设置在地面的测试检查及发射控制系统组成。
制导系统
制导系统由惯性平台和计算机组成,用于控制火箭发动机准时点火、关机和火箭各级的分离,使火箭能按预定轨道飞行和确保有效载荷的入轨精度。
姿态控制
姿态控制用于纠正火箭在飞行过程中的俯仰、偏航和滚动误差,保持火箭以正确的姿态飞行,并实施定向和防流星碰撞。在动力飞行段,姿态控制通过惯性平台速率陀螺—数字控制器—伺服机构连续控制方案来实现;而在惯性飞行段,姿控系统则通过装有小型单组元推进剂发动机的开关控制方案来实现。
电源配电系统
电源配电系统的作用,一是给控制系统的仪器仪表供电和配电;二是按火箭飞行的先后工作程序发出时间顺序的命令;三是控制火箭工作状态的变化。
火箭测控系统
火箭的制导控制和姿态控制等是由测控系统来实施指挥的。
飞行控制系统主要由测试仪表(陀螺仪、加速度表等)、中间装置(电子计算机等)、执行机构(中磁阀门、电爆器材、姿态喷管、发动机伺服机构等)和电源配电装置(电池、二次电源、配电器等)组成。
其中,测量仪表好比是火箭的“眼睛”,它能随时监视运载火箭飞行路线是否对头,飞行姿态是否正确,并及时发出纠偏信号;中间装置则是火箭的“大脑”,它接到测量仪表发来的各种纠偏信号后,立即进行计算和综合处理,并将信号放大后传送给执行机构;执行机构接到中间装备传来的命令后,把电信号转变成一种相应的机械运动,准确地对火箭飞行路线或飞行姿态进行纠偏,使发动机能按时点火、关机和实现各级按时分离。所以执行机构好比是运载火箭的“手脚”。 火箭壳体及结构系统
火箭的壳体及其结构系统是安装有效载荷、飞行控制系统、动力装置等箭上设备,并将它们连成一个有机整体的框架系统。
壳体及结构系统不仅肩负着火箭在运输、发射和飞行过程中承受各种外力、保护箭内仪器设备不受损害的任务,而且还有流线型的光滑外壳,使火箭具有良好的空气动力外形和飞行性能。对一枚大型多级液体火箭而言,其箭体结构通常由有效载荷舱、整流罩仪器舱、氧化剂贮箱、燃料贮箱、级间段、发动机推力结构、尾舱和分离机构等组成。
载荷舱
有效载荷舱一般位于运载火箭的顶端,它是安放卫星、飞船等有效载荷的地方。整流罩是保护有效载荷的火箭外壳。在有效载荷与箭体分离前,整流罩将按照控制系统的命令在空中与卫星或飞船脱离。
仪器舱
仪器舱一般在有效载荷舱的下面,它是安装飞行控制系统主要仪器设备的专用舱段。
箭体结构
火箭箭体结构有多种形式,有单级箭体、多级箭体和捆绑式箭体之分。多级运载火箭各级之间的连接方式有串联、并联和串并联三种。串联式火箭是把数枚单级火箭头尾相接,连为一体。并联火箭又叫捆绑式火箭,它是把较大的一枚单级火箭放置中央,称为芯级,在其周围再捆绑若干枚助推火箭,或助推器,称之为助推级。串并联式火箭与并联式火箭的区别在于它的芯级不是一枚单级火箭,而是串联的多级火箭。
知识点
推进剂
推进剂又称推进药,能有规律地燃烧释放出能量,产生气体,推送火箭和导弹的运行。推进剂具有下列特性:①比冲量高;②密度大;③燃烧产物的气体(或蒸气)分子量小,离解度小,无毒、无烟、无腐蚀性,不含凝聚态物质;④火焰温度不高,以免烧蚀喷管;⑤有较宽的温度适应范围;⑥点火容易,燃烧稳定,燃速可调范围大;⑦物理化学稳定性良好,能长期贮存;⑧机械感度小,生产、加工、运输、使用中安全可靠;⑨若为固体推进剂,还应有良好的力学性质,有较大的抗拉强度和延伸率。常用的推进剂主要有固体、液体两种,少量固液混合体也在试用。
‘贰’ 你知道哪些关于火箭卫星的冷知识
关于火箭卫星的冷知识有,航天员穿衣服只有在与肌肤摩擦时才能感觉到自己穿着衣服。
‘叁’ 关于火箭的几个小问题
1,7.9km/s,第一宇宙速度
2,发射时温度不是很高,返回时温度才高,因为发射时在空气稠密区域速度很慢,速度快的时候已经到达空气稀薄的高空。大概两三网络的样子。火箭的外表面材料以铝和钢为主,耐不了高温。
3,根据轨道而定,轨道高度除以光速。
4,根据卫星本身的反照率,自转速度而定,反照率高的,自转速度快的温差小一点。一般在三四网络上下。
5,中国的长征一号起飞推力大约100吨,长征2F的起飞推力600吨。火箭的起飞推力差别很大,从30吨到3000吨都有。
‘肆’ 关于火箭的知识
火箭队是一支有高中锋传统的球队,从早期的摩西-马龙(Moses Malone)、拉尔夫-桑普森到奥拉朱旺(Hakeem Olajuwon),以及2002年首轮选中的中国中锋姚明。1967火箭队年加入NBA,当时落户于圣地亚哥,经历了4个平淡的赛季后,于1971年搬到休斯敦。中文队名:休斯敦火箭队外文队名:Houston Rockets运动项目:篮球角逐赛事:NBA所属地区:德克萨斯州休斯敦市成立时间:1967年主场馆:丰田中心球馆(Toyota Center)容纳人数:18500人拥有者:莱斯利·亚历山大现任主教练:里克·阿德尔曼知名人物:德雷克斯勒、卡尔文·墨菲、摩西·马龙、奥拉朱旺、汤姆贾诺维奇主要荣誉:1993-94赛季NBA总冠军
1994-95赛季 NBA总冠军总经理:达里尔·莫雷(Daryl Morey)球衣:红 白,黄红加入NBA时间:1967年所在赛区:西部联盟的西南赛区目录2010-2011赛季球队表现 球队简介 发展历史 1968-1971 硬币的正面 1971-1972 迁址休斯顿 1972-1974 惨淡的徘徊 1974-1976 重返季后赛 1976-1977 拯救者 1977-1978 拳击惨剧的受害人 1978-1980 闪亮的马龙,暗淡的季后赛 1980-1981 不可思议的赛季 1981-1982 摩西 1982-1983 千万美圆先生 1983-1985 双塔奇兵 1985-1986 双塔领军 1986-1988 后卫风波 1988-1990 惯性的季后赛一轮游 1990-1992 挣扎在无梦境中 1992-1993 鲁迪统帅,加时惜败 1993-1994 We Are The Champion 1994-1995 关键之城的重生 1995-1996 一雪前耻的努力 1996-1997 空中飞猪为火箭添翼 1997-1998 决心和现实的辨正 1998-1999 皮蓬的流星微笑 2000-2002 后大梦时代 2002- 姚明时代球队纪录 冠军成员 历任主教练 2010-11赛季球队阵容 火箭队吉祥物2010-2011赛季球队表现 球队简介 发展历史 1968-1971 硬币的正面 1971-1972 迁址休斯顿 1972-1974 惨淡的徘徊 1974-1976 重返季后赛 1976-1977 拯救者 1977-1978 拳击惨剧的受害人 1978-1980 闪亮的马龙,暗淡的季后赛 1980-1981 不可思议的赛季 1981-1982 摩西 1982-1983 千万美圆先生 1983-1985 双塔奇兵 1985-1986 双塔领军 1986-1988 后卫风波 1988-1990 惯性的季后赛一轮游 1990-1992 挣扎在无梦境中 1992-1993 鲁迪统帅,加时惜败 1993-1994 We Are The Champion 1994-1995 关键之城的重生 1995-1996 一雪前耻的努力 1996-1997 空中飞猪为火箭添翼 1997-1998 决心和现实的辨正 1998-1999 皮蓬的流星微笑 2000-2002 后大梦时代 2002- 姚明时代球队纪录 冠军成员 历任主教练 2010-11赛季球队阵容 火箭队吉祥物展开
‘伍’ 火箭知识.
火箭的基本组成部分有推进系统、箭体结构和有效载荷。有控火箭还装有制导和控制系统,有时还可根据需要在火箭上装设遥测、安全自毁和其他附加系统。 推进系统是火箭飞行的动力源。固体火箭的推进系统就是固体火箭发动机
‘陆’ 火箭的知识 30字
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。火箭按用途分为探空火箭和运载火箭。
火箭探空是中国发展航天事业的起步项目之一。中国于1958 年开始发展火箭探空事业,在着名科学家钱学森、赵九章、杨南生、王希季等倡导和领导下创建了火箭探空事业。在研制发射了多种型号的试验研究、试验性探空火箭的基础上,中国的第一枚探空火箭于1960年9月首次发射。
(6)火箭小知识扩展阅读:
航空火箭分类及特点:
按用途可分为空空火箭、 空地火箭和空空、空地两用火箭(见火箭)。
空空火箭的弹径一般为50~70毫米,用于攻击速度低于750公里/小时、相距1000米左右的空中目标;
空地火箭的弹径为70~300毫米,多用于攻击装甲车辆;
空空、空地两用火箭的弹径为70~127毫米。大弹径的航空火箭,已被机载导弹所取代。航空火箭同航空机关炮相比,射程远、威力大,但命中概率低。它装在飞机挂载的发射器中,一架飞机一般挂2~4个发射器,每个发射器装7~32枚。航空火箭与瞄准设备、发射装置配套使用,可单发或连发发射。
‘柒’ 关于火箭知识
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。火箭按用途分为探空火箭和运载火箭。
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。
探空基本结构火箭包括箭体结构、动力装置、稳定尾翼等。大多数探空火箭为单级或两级火箭,也有为3级、4级的。
动力装置通常用固体火箭发动机,可以简化和缩短发射操作时间。探空火箭对火箭姿态和飞行弹道的要求不象导弹和运载火箭那样严格,一般不设控制系统,仅靠稳定尾翼或火箭绕纵轴旋转来保证飞行稳定。需要精确定位和定向时才设置控制系统。
除探测火箭基本结构外,探空火箭系统还包括有效载荷、发射装置和地面台站等: 有效载荷大多装在箭头的仪器舱内。
仪器舱的直径有时可大于箭体直径。有效载荷采集到的信息通过遥测装置发送到地面台站接收处理,或者在火箭下降过程中将有效载荷从火箭内弹射出来,利用降落伞等气动减速装置安全降落到地面回收。有效载荷的重量和尺寸取决于探测要求,一般为几公斤到几百公斤,最大可达几吨。
‘捌’ 有关火箭的知识
我国这几年在火箭发射程度上来说,可谓是比较密集的,而经常发射的火箭,我们常常看到他的底端捆绑着几枚小的助推器,而不同的火箭所携带的数量也不同,例如12月27日发射长征五号遥三运载火箭,便是采用二级半结构,捆绑着四个助推器的运载火箭。
而运载火箭也分单级和多级,就目前而言,世界各国的运载火箭多数为二级或三级,只有很少数的为四级,而我国新一代的长征五号运载火箭便是采用二级半结构的运载火箭。
火箭的多级是指联结成一个整体的多级火箭按预定程序进行分离的技术,而多级火箭的每一级,都是能够独立工作的单级火箭,它们有各自的发动机、控制系统的部分仪器、推进剂系统、控制稳定飞行的执行机构等,能够确保单独之间正常工作。
通常,火箭的最下面一级成为第一级,依次向上,分别为第二级和第三级。
而火箭采用多级结构的主要原因是因为目前绝大部分单级火箭的最大速度达不到每秒7.9千米,火箭达不到这个速度,便不能飞离地球,所以,只能采用多级火箭,而多级火箭的结构,就好像是接力赛一样,逐级加速,然后将速度达到超过第一宇宙速度,把航天器送入地球轨道。
而采用多级火箭,其性能也有很大的提升,最明显的是当第一级火箭推进剂燃烧完以后可以把它整个抛弃,剩下第二级火箭单独前进,无需再消耗推进剂来带着它和有效载荷一起飞行,这样不仅可以提高火箭飞行的速度,还能增加运载能力。
据相关资料表明,依靠第一级火箭的推力,火箭原本只可以达到1.175公里/秒的速度,然而依靠第二级火箭,则可以进一步把速度提高到5.2公里/秒,其速度比单级火箭整整快了50%,所以,采用多级火箭是目前各国常用的技术。
当然,也许有人会说,既然知道火箭级数能够提升火箭的发射速度和运载能力,那为何不多增加火箭的级数呢?
就目前而言,世界各国所多能做到的也只是四级火箭,而火箭每增加级数所导致需要的连接和分离结构增加,从而增加结构质量并降低可靠性。火箭在采取一次分级后,可以大大提高速度,再增加分级对提高速度的作用越来越不明显。相反,分离导致结构增加和可靠性降低的负面作用更加明显。
可以说,多级火箭对火箭的分离技术要求得十分的严格,既不能过早,也不能过晚,更不允许出现不分离的情况,因为这些情况的出现,往往会导致火箭的炸毁。
正因为多级火箭对分离技术要求的严格,所以,现在世界航天的主流发展趋势是大推力、少级数的火箭,这不仅能保证火箭的稳定性,还能提高发射效率。
当然,现在的技术也不断地提升,特别是单个火箭发动机的推力也不断的增加,而未来运载火箭的性能也将更加的优秀。
‘玖’ 除了发射塔要定期抹黄油,火箭发射还有什么冷知识值得分享
随着长征五号成功发射,一些关于火箭发射的知识也成了很多人关注的焦点,有的人表示,经过这次以后,自己知道相关的发射台必须要定期抹黄油,从而保证达到润滑效果,但是,并不清楚还有什么冷知识是需要知道的,所以,今天就来看看其他的冷知识。
第三、火箭垂直起飞的原因
因为如果垂直发射的话,相关的发射装置都比较简单,而且也比较稳定,可以更好的确定火箭开始发射的地方,在帮助火箭穿透大气层和加相关的液体方面都是有好处的。但是,要是倾斜发射就需要很长的滑轨,滑轨的重量很重,稳定性也不够,容易导致发射时候火箭振动,从而影响到发射效果。
上面就是一些关于火箭发射的冷知识,虽然我们看到火箭发射的那一刻是非常壮观的,但是,在发射之前相关工作人员的准备工作是非常多的,一步不到位就可能导致全盘皆输,所以,我们必须要向相关的工作人员致敬。
‘拾’ 火箭知识
根据动量守恒定律:dv=-Vc(dm)/m
两边积分:∫dv =-vc ∫(1/m)dm 速度的积分区间为:0----v, 质量的积分区间为:m0----m
积分得:v=vc ln(m0/m)
m0表示火箭原来的质量,m表示喷出质量为 P 的气体后的剩余质量,即m=m0-P
所以:v=vc ln (m0/m0-P)
式中,m0/m 叫火箭的质量比,由v=vc ln(m0/m)可知,火箭最终获得的速度大小取决于喷气速度和质量比。