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俄罗斯的火箭推进器为什么朝芯级火箭倾斜

发布时间:2019-11-14 07:57 来源:未知 编辑:admin

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  采用垂直方式发射是考虑到很多因素的:①运载火箭的体型庞大,长达十几米至几十米,直径几米至十几米,如果倾斜发射就得有一条比箭体更长的滑行轨道。这种滑轨不仅相当笨重、稳定性差、行走困难,而且发射时所产生的振动,势必影响火箭的命中精度。何况放置滑轨就得有一个很开阔很平坦的发射场。同时,由于火箭处于倾斜状态,点火启动时尾部会喷射出高温高速高压燃气流,因此还需要有一个相当长的安全区。②火箭的飞行绝大部分时间是在大气层以外的空间。垂直发射有利于迅速穿过大气层,减少因空气阻力而造成的飞行速度损失。当然,这种垂直飞行的时间不宜过长,否则,在重力作用下,火箭的飞行速度损失就很大。所以,目前运载火箭的垂直飞行段一般在4~10秒范围之内。③采用垂直发射,可以简化发射设备,它所有的发射台上可以设计得很紧凑,并且能够很方便地使竖立在发射台上的火箭在360°范围内移动,从而满足改变射向的需要,并保证火箭系统的稳定性和隐蔽性。④大型运载火箭所用的推进剂一般都是液体的,因此,垂直状态发射便于推进剂的精确加注或泄出。⑤现在大部分运载火箭采用的控制系统。它要求火箭在发射前精确地确定它的初始位置,这样才能保证有效载荷准确地进入地球轨道。而垂直发射对实现这一要求,要比倾斜发射方便得多。⑥运载火箭的推重比一般都比较小,火箭垂直放置发射台上,发射时只要推力稍微超过起飞重量,火箭就可以腾空而起。随着推进剂的不断消耗,火箭的重量逐渐减小,飞行速度愈来愈高。由此可见,垂直发射对于火箭的加速和能量的利用,都是十分有利的。当火箭发动机启动,第一级火箭点燃时,火箭就开始脱离发射架上升,要完全通过发射塔需要花费几秒钟的时间。离开地面的十几秒内火箭一直保持垂直飞行,之后为了保证按合适的方位飞行,排气口的万向节按预定程序立即旋转,使火箭从垂直角度稍微倾斜,但基本还是垂直向上飞行的。一开始火箭的加速过程也并不是十分的明显,因为第一级推进剂还在,火箭的重量依然大的惊人。在上一级推进剂烧完时,重力使火箭缓慢地从微倾斜角度转入水平方向的飞行。这一被称为重力转向的机动,帮助火箭逐渐将其能量从向上升入太空的推进,转向进入轨道速度所需的向前推进。第一级推进剂烧完后,爆炸螺栓使其与火箭的其余部分分离,这时火箭卸掉了结构和推进剂的大部分质量。同时第二级火箭开始点火,继续加速飞行,因为火箭的重量大大的减轻,即使第二级的火箭产生的推力不如第一级的大,它的加速也要比以前的快很多。此时,已飞行2~3分钟,在高度达到150千米~200千米时,火箭基本已飞出稠密大气层,有效载荷不再需要整流罩来防护风力的破坏,按预定程序抛掉箭头整流罩,这进一步减轻了火箭发动机加速的质量负担。有些火箭的二级推进剂,常常在火箭快接近轨道速度时燃烧完毕。爆炸螺栓使二级火箭与有效载荷分离,这时在有效载荷上,一个称作推进器的小火箭将火箭送入最终的轨道。同时二级推进器使火箭落入大气层上部,最终,空气摩擦会使它燃烧,变成灰烬。这样的处理方式,可以避免使其留在太空,成为太空垃圾。如果这些垃圾不巧进入某个卫星的轨道,那将是极大的威胁。对于低轨道的航天器而言,这时火箭就完成了运送任务。但对于高度在1000千米以上的轨道或行星际任务,还需要有第三级火箭,在这一结构中,二级火箭担当着把三级和有效载荷送入近地轨道的工作,近地轨道通常为300千米或更低。在二级火箭脱离后,火箭在地球引力作用下,开始进入航天技术中称为惯性飞行段的过程,一直到与预定轨道相切的位置。稍后,第三级火箭发动,进入最后加速段飞行,当加速到预定速度时,第三级火箭发动机关机,有效载荷从火箭运载器弹出,进入最后的、较高的轨道,或者前往另一行星的轨道。目前使用的所有火箭,基本都是一次性使用的运载火箭。这是因为飞行的压力、发动机燃烧推进剂的酷热、抛弃后的重返地球以及在大气层上部的焚烧,都使得各种部件在一次飞行后就基本报废。虽然这样听起来很浪费,但建造可重复使用的火箭所需的费用并不比一次性使用火箭的低。不过经济上可以承受的设计——再循环式火箭已经在规划之中了

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