手机版 | 登陆 | 注册 | 留言 | 设首页 | 加收藏
当前位置: 网站首页 > 世界科技百科 > 航天航空工程 > 文章 当前位置: 航天航空工程 > 文章

火箭家族的派生

时间:2019-06-20    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

火箭家族的派生

 

火箭的实质是一种无人驾驶的飞行器,也叫空间运载工具。它的任务就

是把称为有效载荷的人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机、星际探测器等送

入各自的空间轨道,去完成它们的使命。

早期的火箭是单级的,现代火箭大多是多级型。多级火箭的思想是 20

世纪初俄国科学家齐奥尔科夫斯基提出来的。他大胆地提出月亮、星际旅行

的设想,并指出只有用液体作推进剂的多级火箭才能完成字宙航行的任务。

与此同时,他还推出了著名的齐奥尔科夫斯基公式,为宇宙航行的理论工作

做出了重大贡献。

但是他的想法并不完全对,因为火箭不光用液体燃料,固体燃料、固液

混合燃料也可以用。在液体火箭技术方面,美国学者高达德取得了巨大的成

就。从目前来看,现代火箭大部分使用液体燃料。像 1996 年 6 月 4 日失事的

阿丽亚娜 5 号运载火箭就是这样。当然,固体燃料火箭也不少,如美国“侦

察兵”型运载火箭,阿丽亚娜 5 号的两个助推火箭正是使用了固体燃料。液

体、固体火箭都是化学推进剂运载火箭,它们用在地球范围、月球范围和太

阳系内的行星际航行已游刃有余;把它用在太阳系以外的恒星际航行与漫游

的探测器上,也会有很大的把握;但如果把它用在太阳系以外的实际恒星际

载人航行上,则显得太慢,有一种老牛拉破车的感觉。所以新型运载火箭,

像电子火箭、核火箭和光子火箭正在研制中。

火箭外型看起来像个长长的细管,头部尖尖的,所以这样设计是为了克

服大气的阻力。不过,这个细管并不是笔直的,常常有微微凹进和凸出的部

分,我们知道它是一节一节的,这叫多级火箭。多级火箭有两种首尾相接的

方式,一是单纯的串联式,是一节一节地联起来的,像阿丽亚娜 1 号、2 号

火箭就是这样;再有就是串并混合式。它往往是上面一级串联,下面一级并

联,是捆起来的,像阿丽亚娜 3 号、4 号、5 号,我国的长征号捆绑式运载火

箭,从意思上说都是串并联合式。当然不管是采取何种形式,都力求使用多

级火箭,增加运载能力,多带些东西上天。

整个运载火箭由箭体结构、动力装置、控制系统、分离系统等部分组成。

箭体结构就是运载火箭的骨骼架子,它有仪器舱、推进剂箱和尾段,头部的

帽子——整流罩也可以包括在里面。大型的运载火箭还有尾巴——尾翼。箭


体结构就像人的结构一样,它的主要功用是装置各种器官和实用物;不同的

是,这些器官和实用物是各种仪器设备、发动机和推动剂等。

火箭的动力装置,就是帮助火箭使劲的东西,包括发动机和液体推进剂

输送系统。它的任务是解决火箭的能量和动力问题。运载火箭都使用火箭发

动机,它的特点是无需外来氧气,自己已经带足了氧化剂和燃烧剂,准备在

真空中燃烧。如前面所说,固体火箭和液体火箭是不同的,其燃烧过程也有

差别。液体火箭发动机装的是像水一样的液体。需要如水泵一样的输送系统

抽取燃料。液氢液氧是一种常见的低温高能推进剂,极容易燃烧,不容易储

存,但用在运载火箭上却很方便。火箭发动机不能出故障,否则整个发射会

功篑一瞬。1995 年 3 月 28 日,俄罗斯用“起飞号”运载火箭发射一颗以色

列卫星、两颗本国卫星以及墨西哥的试验仪器时,由于发动机失灵,10 分钟

后火箭爆炸。

固液体火箭的燃料一定要封密好,如果稍有泄漏,就会酿成大祸。1986

年 1 月 28 日,美国卡纳维拉尔角宇航中心,火箭发射一分钟后,由于右侧固

体助推火箭圆筒焊接处的密封圈出了问题,使火箭燃烧的火焰窜出来,烧坏

了机外燃烧舱的液氢容器,最后造成助推火箭和机外燃烧舱分离,进而猛烈

爆炸,致使搭载飞船的七名机组人员遇难。

控制系统,就像人的神经系统一样,它能指挥火箭进行各种行动,包括

制导系统、姿态控制系统、发射系统等。控制系统的任务是使运载火箭保持

正常的运行姿态,该偏就偏,该正就正。运载火箭的制导系统有惯性制导和

无线电制导。惯性制导是依靠运载火箭的设备来指导自己运行;无线电制导

要通过他人来帮助,地面雷达将测出的运载火箭方位与速度进行比较,对运

载火箭的偏差进行修正,同时按时发布火箭发动机熄火、关闭的信号。

控制系统是很重要的,它就如同人走路不能出偏差一样。统计资料表明,

相当一部分航天发射事故均出于此。以 1995 年为例,八起航天发射事故,四

起就是控制系统出了问题:1 月 15 日,日本用 M—36—2 固体火箭发射德日

联合研制的“快车号”返回式卫星,火箭起飞后 103 秒开始摇摆,地面站只

好发出指令让其星箭俱毁;6 月 22 日,美国用“飞马座”—XL 空射小型火箭

发射空军一个小型试验卫星时,第二次点火后的火箭失去控制而偏离预定轨

道,发射场官员只好发出自毁指令;8 月 15 日,美国用新研制的 LLV—Ⅰ小

型火箭进行首次发射时,由于第二级火箭姿态失控,在发射后 106 秒时,发

射场官员只好向星箭发出自毁指令;10 月 23 日,美国私人投资的“大篷车”

小型固体火箭从美国弗吉尼亚洲瓦洛普斯发射 45 秒后箭体倾斜,爆炸后坠入

大西洋。

运载火箭的分离系统,就是自动分开的系统,它包括人造天体与末级火

箭的分离、卫星整流罩的分离等。分离系统也不可忽视,这就像生孩子一样,

如果不能分离或者分离不准,很可能会造成发射不能最终成功的缺憾。这里

有两个典型的例子:

1995 年 8 月 5 日,美国用“德尔它”火箭发射韩国第一颗国内通信卫星

时,由于捆绑在第一级火箭周围九个固体助推器中的一个没有分离,致使火

箭把卫星送入偏低轨道。后来经过地面 17 次操纵指令,该卫星虽然被推上地

球同步轨道,但卫星燃料消耗过多,卫星寿命减半。

又如 1995 年 8 月 31 日,在俄罗斯用“旋风”号火箭发射乌克兰的海洋

观测卫星和智利的 50 千克重的小卫星时,由于分离机构的故障,使智利卫星


未能与主卫星分离,这样,乌克兰卫星也无法进行通信试验和对地观测。

运载火箭有大有小,这常常由它所搭载的人造天体和飞行轨道所决定。

如果飞行轨道不高,而人造天体不很大却很重,那么火箭起飞要求的重量很

大;当人造天体重量不大,而飞行轨道很高时,那么火箭起飞的重量也大。

目前,各种卫星、飞船以及空间站的运行轨道都比较高,重量大,所以运载

火箭也都是些体壮身高的庞然大物。一般地说,它们多为几百吨,重的也有

二、三千吨的;高约为 30 米左右,也有四、五十米的,粗为三米左右,也有

达 10 米的。但它所能携带天体的质量一般只有火箭起飞重量的 1%~2%。

像阿丽亚娜 5 号火箭直径达 5.4 米,固体助推火箭直径为 3.01 米,整个火箭

高五十多米,起飞质量为 710 吨,起飞推力为 1300 吨,双星同步轨道运载能

力为 5.9 吨,单星发射同步轨道运载能力为 6.8 吨,低轨道为 18 吨。

上一篇:助手向何处去

下一篇:向海陆空进军

推荐阅读
备案ICP编号  |   QQ:81962480  |  地址:北京市东城区  |  电话:12345678910  |  
Copyright © 2020 MAPDF Studio 版权所有,授权www.55tr.com使用 Powered by MAPDF.net