火箭发动机工作原理.doc

火箭发动机工作原理迄今为止,人类从事最神奇事业就是太空剖析了。它神奇之处很大程度上是因为它复杂性。太空剖析是非常复杂,因为其中有太多问题需要解决,有太多障碍需要克服。所面临问题包括: 太空真空环境热量处理问题重返大气层难题轨道力学微小陨石与太空碎片宇宙辐射与太阳辐射在无重力环境下为卫生设施提供后勤保障但在所有这些问题中,最重要还是如何产生足够能量使太空船飞离地面。于是火箭发动机应运而生。一方面,火箭发动机是如此简单,您完全可以自行制造与发射火箭模型,所需成本极低(有关详细信息,请参见本文最后一页上链接)。而另一方面,火箭发动机(及其燃料系统)又是如此复杂,目前只有三个国家曾将自己宇航员送入轨道。在本文中,我们将对火箭发动机进行剖析,以了解它们工作原理以及一些与之相关复杂问题。火箭发动机基本原理当大多数人想到马达或发动机时,会认为它们与旋转有关。例如,汽车里往复式汽油发动机会产生转动能量以驱动车轮。电动马达产生转动能量则用来驱动风扇或转动磁盘。蒸汽发动机也用来完成同样工作,蒸汽轮机与大多数燃气轮机也是如此。火箭发动机则与之有着根本区别。它是一种反作用力式发动机。火箭发动机是以一条著名牛顿定律作为基本驱动原理,该定律认为“每个作用力都有一个大小相等、方向相反反作用力”。火箭发动机向一个方向抛射物质,结果会获得另一个方向反作用力。开始时您可能很难理解“抛射物质,获得反作用力”这个概念,因为这好像与真实情况不大一样。火箭发动机似乎只会发出火焰与噪音,制造压力,而与“抛射物质”没什么关系。我们来看几个例子,以便更好地了解真实情况: 如果您曾经使用过猎枪,特别是那种12铅径大猎枪,那么您就知道它会产生巨大“撞击力”。也就是说,当您开枪时,猎枪会狠狠地向后“撞击”您肩膀。这种撞击力就是反作用力。,同时您肩膀会受到反作用力撞击。如果您开枪时穿着轮滑鞋或站在滑雪板上,枪会起到类似于火箭发动机作用,反作用力会使您向相反方向滑动。如果您见过粗大消防水管喷水场景,可能会注意到消防员要花很大力气才能抓住它(有时您会看到有两名或三名消防员手持同一根消防水管)。水管发生情况与火箭发动机类似。水管向一个方向喷水,消防员们则运用自身力量与重量来克服反作用力。如果他们放开水管,那么水管会劲头十足地四处乱撞。如果消防员全都站在滑雪板上,水管将推动他们以极快速度向后移动。如果您吹起一个气球,然后放开它,那么它会满屋子乱飞,直到里面空气漏光为止,这就是您制造火箭发动机。在这种情况下,被抛射出去是气球中空气分子。与许多人想法不同,空气分子其实是有质量(请查看有关氦页面,以便更好地了解空气质量问题)。如果您让空气从气球喷口中喷出来,气球其余部分则会向相反方向运动。太空棒球赛场景想像下面情景:您穿着一套太空服,飘浮在航天飞机外太空中,您手中恰好有一个棒球。如果您把棒球扔出去,反作用力会使您身体朝与棒球相反方向移动。身体离开速度,是由您扔出棒球质量与您使它获得加速度决定。质量与加速度相乘即为作用力大小(f=m*a)。无论您向棒球施加力有多大,它与作用在您身体上反作用力总是大小相等(m*a=m*a)。所以,我们不妨假设棒球质量为1磅,而您身体与太空服总质量为100磅。()速度将棒球扔出去。也就是说,您