火箭推进(火箭推进剂的发展历史)

heike2022-07-1522

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火箭推进器的原理是什么?

火箭推进器的原理是火箭发动机点火以后,推进剂(液体的或固体的燃料和氧化剂)在发动机燃烧室里燃烧,产生大量高压气体;高压气体从发动机喷管高速喷出,对火箭产生的反作用力,使火箭沿气体喷射的反方向前进。

中国使用推进器主要是以液体火箭推进器为主,液体火箭推进器以偏二甲肼(C2H8N2)作为主要燃料,相比固体火箭推进器便宜且安全。

简要说明火箭的推进原理

火箭是靠火箭发动机向前推进的.火箭发动机点火以后,推进剂(液体的或固体的燃烧剂加氧化剂)在发动机的燃烧室里燃烧,产生大量高压燃气;高压燃气从发动机喷管高速喷出,所产生的对燃烧室(也就是对火箭)的反作用力,就使火箭沿燃气喷射的反方向前进

火箭推进原理依据的是牛顿第三律:作用力和反作用力大小相等,方向相反.一个扎紧的充满空气的气球一旦松开,空气就从气球内往外喷,气球则沿反方向飞出.

固体推进剂,从底层向顶层或从内层向外层快速燃烧.

液体推进剂,用高压气体对燃烧剂与氧化剂贮箱增压,然后用涡轮泵将燃烧剂与氧化剂输进燃烧室.

推进剂的能量在发动机内转化为燃气的动能,形成高速气流喷出,产生推力.

推力是表示火箭发动机性能的主要参数之一,它是推进剂在推力室中燃烧产和的高温燃气经过喷管高速喷射而产生的反作用力.推力是直接作用在推力室内外表面上的力的合力.

比冲,是表示火箭发动机性能的另一个重要参数.它表示火箭发动机在稳定工作状态下,每单位质量的推进剂所产生的推力值,比冲的大小和喷管出口面积与推力室喉部面积之比(面积比)有关.面积比越大,比冲越高.

喷管形状直接影响比冲的大小(燃气从喷口喷出时的速度).

爆炸式火箭推进是怎样的,如今实现了吗?

现如今的航天科技已经取得了许多重大的突破,但是,有一些设计却由于种种原因仍然停留在上个世纪中期时候的水平,例如火箭的推进技术。至今为止,火箭推进依然是采用最为常规的化学推进剂。而化学燃料效能有限,又必须占据大量的空间,这使得其他火箭技术的发展也因而受阻。

在传统的火箭中,化学推进剂通过混合发生反应,进而产生热量并膨胀,燃烧室内的气体从尾部喷出,形成推力。火箭推进的原理就是利用这种反作用力。然而,化学推进剂所产生的推力除了推动火箭之外,还需要考虑这些燃料本身的重量和体积。这也就限制了火箭的性能,因为能够携带的燃料是有限的。

因此,只要是使用化学燃料,火箭必然不可能去到太远的地方,也突破不了速度的极限。那么,是否有新的方法来解决传统火箭的推进问题呢?电推进技术是一种解决方案,利用电场与带电粒子可以实现比化学燃料更高的性能。但是如前所述,这些方法都是五六十年代的思路,至今也几乎没有任何新的进步。

近年来,美国国家航空航天局(NASA)设立了相关的研究项目,目的就是要提出新的方案来解决这个问题。科学家们把目光投向了力学中的马赫效应(Mach effect):当物体加速时,其质量会发生轻微的改变,这种变化能够形成推进效应,即利用惯性原理就能做到突破传统火箭速度的目标。

十九世纪奥地利物理学家马赫(Ernst Mach)一生主要致力于实验物理学和哲学的研究。在空气动力学中广泛使用的马赫效应、马赫波、马赫角等概念均是由马赫率先进行研究,后世以他的名字进行命名并加以发展。今天的理论物理学家则是要把马赫效应运用到新的领域中。

具体的操作并不复杂,简单来说,利用在交变电压作用下会周期性膨胀的压电陶瓷片,当其膨胀或收缩时,内部的加速会使其质量变轻或变重,惯性的变化会让系统的质心朝一个方向移动,这就形成了推进力。在这个理论的支持下,研究人员着手进行了推进器的设计,他们首先通过名为“马赫效应引力辅助驱动器”的装置进行验证实验。

尽管这个推进器概念已经有了一些实质性的成果,但它至今为止仍然只是作为一种可能的猜想。事实上,科学家和研究人员也没有足够的理论对这项技术进行合理的解释。目前这项技术还需要更多的实验数据进行可行性方面的证明。而其中一个证明的难点在于,要能够确认这种作用是真实存在的,而不是其他物理效应所产生的干扰。

另一方面,不管是采用激光驱动、人为制造反物质作用,还是借助核动力,研究人员都需要找出一种最佳的方法,让这个概念成为真正能在太空中实现应用的技术,否则这些研究也不具备现实价值。就目前而言,研究人员利用这项技术仅仅能够制造出很小的推力,它与真正实现推动火箭之间还有很长的一段距离。

无论如何,这个理论让火箭推进技术的发展有了一个全新的方向。或许这也将会成为人类未来迈向宇宙更远处的第一步。

火箭推进的原理是什么?

看似复杂的火箭,原理其实非常简单,早在17世纪,牛顿就很清晰地描述了它:如果你以一定速度向后抛出一定质量,你就会受到一个反作用力的推动,向前加速。简单的火箭甚至早在牛顿提出这一原理前几百年就在中国发明出来,并得到了应用,这既包括军用的火药箭,也包括节日庆典的烟花。

火箭向后抛出一定质量是靠火箭发动机来完成的。火箭发动机点火以后,推进剂(液体的或固体的燃料和氧化剂)在发动机燃烧室里燃烧,产生大量高压气体;高压气体从发动机喷管高速喷出,对火箭产生的反作用力,使火箭沿气体喷射的反方向前进。

固体推进剂是从底层向顶层或从内层向外层快速燃烧的,而液体推进剂是用高压气体对燃料与氧化剂贮箱增压,然后用涡轮泵将燃料与氧化剂进一步增压并输送进燃烧室。推进剂的化学能在发动机内转化为燃气的动能,形成高速气流喷出,产生推力。

为什么美国火箭推进器只有2个,中国有4个呢?

因为美国的航天科技是要比中国的航天科技发达很多,因此美国的火箭只需要两个推进器,就可以把卫星送到太空,而中国由于科技力量的不足,所以需要4个。我国使用推进器主要是以液体火箭推进器为主,液体火箭推进器以偏二甲肼(C2H8N2)作为主要燃料,相比固体火箭推进器便宜且安全。

火箭应用的是动量守恒,要注意的是系统的内能在发射前后是不一样的,新增的内能来源于火箭燃料的燃烧,系统内能增加了,喷射的物质单位时间质量比较低,但速度快,所以在动量守恒定理的作用下,火箭能加速飞行。

火箭推进器原理

材质厚重的火箭推进器很像引擎,被设计用来提供许多用途。与引擎的设计原理类似,火箭推进器的管道排出气体来推进太空船以完成航程的各个阶段。在开始阶段,外部的推进火箭提供燃料给火箭推进器,直到燃料用尽时就抛弃。

在那之后,强力的电磁体会进入火箭推进器来加速离子的激烈反应并达到近乎光速的速度,这提供了太空船绝大部分的推力。最后,在航程的最后一阶段,推进器负责了调整太空船进入行星引力圈,提供反向推进力来缓和速度让太空船能安然步入与行星同步的轨道。

为了达到这所有的功能,推进器组必须具备有高能量粒子加速的高度感应能力,也要能够掌控由固态燃料推进器所产生的数十万磅的推力。设计火箭推进器的工程师要能完成因太空船质量与重力加速度原理所需要功能才行。

以上内容参考 百度百科-火箭推进器

以人类目前的火箭推进技术,要多久能飞到一万光年外?

现在人类的火箭技术,还远远不足以实现星际航行,跨越一万光年的距离,需要数千万年的时间。

根据我国郭守敬巡天望远镜的最新测量数据,银河系直径高达20万光年,一万光年只是银河系直径的二十分之一,我们太阳系距离银河系中心2.6万光年,距离银河系边缘有7万多光年。

目前人类飞得最远的飞行器,是40多年前发射的旅行者一号,现在速度17km/s,距离地球约217亿公里(0.00228光年);太阳系以250km/s的速度,绕着银河系中心公转,人类在地球上发射的飞船,也能利用这个公转速度。

(1)人类目前的航天技术,在脱离太阳系后,还能有大约20km/s的速度,如果以这为相对速度,跨越一万光年需要1.5亿年的时间。

(2)算上太阳系的公转速度,飞行器在脱离太阳系后,还能有大约270km/s的相对速度,如果以这为相对速度,跨越一万光年需要1100万年的时间。

这已经是目前火箭推进器的极限了,而且期间还得利用木星、土星等等行星,进行引力加速才行;即便人类加大飞行器的能力,提高发射速度,能提升的空间也是非常有限的。

人类目前的航天推进器,本质上还是沿用上世纪,德国科学家冯·布莱恩设计的V2火箭,无非是火箭燃料更加高效,控制系统更加先进而已。

也就是说,人类在前面近一百年的时间里,火箭推进器始终停留在化学火箭的层面,推进原理没有任何进步;以至于五十年前美国的土星五号,和三十年前的苏联能源号运载火箭,至今还是第二和第一的运载能力。

人类要想实现星际航行,化学推进器肯定是远远无法满足要求的,因为这会意味着,飞船携带的化学燃料,将会远远重于飞船本体。

未来人类要想实现星际航行,等离子推进器是一种方式,其能量供应也必须实现可控核聚变才行,甚至是更高级的正反物质湮灭。

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