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如何设计一枚火箭?它的原理是什么?我说说我的猜想

 夏天的风儿啊 2020-05-17

  

       航天领域一项非常重要的基础,就是火箭运载工具。对于我们炎黄子孙来说,最熟知和接受的对火箭的一个尝试,那就是万户的传说了。

       万户飞天,说的是在元末,有个叫做陶成道的人,用他的火器帮朱元璋打天下。因此他获封了万户这一个官职。后来,他为了实现飞天的梦想,将47枚自制的火箭捆在椅子上,自己手持两只风筝坐于其上。他设想的是利用火箭的推力和风筝的升力升空。他可能是第一个尝试用火箭把人送上天的人。最后的实验代价很惨重,他献出了自己宝贵的生命,为了他的好奇心和探索。万户这个名称在月球上有一座环形山,是为了纪念他。

       用科学的方法去探索、思考,把人送上天空,甚至是送出地球这样一件事,有一个重要的理论支撑,那就是牛顿。他提出了万有引力定律和牛顿第三定律,可以说是当代航天技术的一个重要基础。牛顿第三定律,说的是作用力和反作用力,火箭上天实际上就是给火箭施加了一个向后的推力。

       1896年,俄国的火箭专家奇尔科夫斯基在他的论文《用火箭征服宇宙》中,提出了制造大型液体火箭的设想和设计原理。1903年的时候,他发表了第一部有关喷气运动的一部著作,利用喷气工具研究宇宙空间。比较完整地提出了如何去利用液体推进火箭的这种构思,以及它的原理。他其实更多地考虑了一些空气动力学的问题,地球引力这些问题。然后也提到了火箭发动机,它在工作的时候怎么样能够获得更大的速度。

       1926年的3月16号,美国的一位火箭专家,物理学家,R.H戈达德。他试飞了第一枚液体火箭。牛顿的理论乍一听上去,好像和火箭上天是没有直接关系的。但其实火箭之所以能够突破引力的束缚,是离不开牛顿的这个理论支撑的。最重要的就是我们前面说的三大运动定律和万有引力定律。其中的牛顿第三定律以及和它密切相关的动量守恒定律非常关键。

       火箭的发动机是利用冲量的原理,跟动量有一定的关系。它必须自带推进剂,不依赖于外界空气。我们可以对火箭发动机有这样子一种定义,它不利用外界的空气,而是燃烧飞行器自身所携带的推进剂。这个推进剂,其实还分成两个部分,一个是燃料,还有一个是氧化剂。然后混合在一起点燃,直接向外喷射。然后就会产生反作用力。这一种的喷气式发动机,才是我们讲火箭发动机。

       实际上火箭发动机是非常复杂的。它需要把推进剂混合在一起,然后进行点燃, 需要有一个燃烧室,在里面进行燃烧。再通过推力,在喷管或者叫喷口当中喷出来。这个时候会取得一个非常大的推力。这个是火箭发动机主要的一个结构。

       在火箭的发动机内,可能是有不同的舱,去存放不同的燃料。然后我们会通过一定的设计,让它们混合燃烧。同时呢,可能是有一个设计得非常巧妙的排气管,一个喷嘴,让它在一个我们规定好的路径上喷射,使得火箭能够按照我们预想的方式向声控推进。

        因为我不做这方面的工作,所以很多东西都是我的设想。因为喜欢,所以查看各种资料,然后通过自己的一些猜想,得到了这么一个结论。欢迎大家批评指正啊!

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