火箭飞出大气层后,要改变方向的话,应该怎么做?
火箭在大气层飞行是尾炎喷射作用在空气中获得反作用力,可在太空没空气,反作用力从哪来?
火箭的飞行与转向
牛顿力学告诉我们,力是物体间的相互作用,不能离开物体而单独存在,对于火箭来说,无论其在大气层内飞行还是在太空中飞行,要想改变运动状态,就必然需要力的参与,换句话说就是力是改变物体运动状态的原因。
我们知道火箭飞行的动力源自于火箭自身的喷气发动机,火箭发动机通过将大量气体以极高的速度喷射出去来获得反作用力,这个力最终作用到火箭上用以产生加速度。力是有大小和方向的向量,因此改变火箭发动机喷射气体的方向就可以获得不同方向的反作用力,从而使火箭自身受到不同方向的加速度,进而改变火箭的运动姿态,在这个过程中我们可以发现,火箭改变自身运动状态的原理和是否处于大气层内是并没有什么关系,不过在实际的火箭飞行中,还需要考虑空气带来的气动阻力影响。
对于火箭而言,其主要任务是将航天飞机或者人造卫星等载荷送入轨道,因此其主要的任务是在大气层内飞行,当火箭飞出大气层后也会将整流罩抛去,以减轻载荷同时为星箭分离做准备。一枚运载火箭从发射到完成星箭分离是非常复杂的过程,由于火箭自身质量、气动布局等因素的影响,火箭在飞行中既要不断的调整飞行姿态,也要时刻保持飞行航线,对于大多数运转火箭而言,除了通过火箭尾翼的来新增飞行稳定性外,还需要通过改变火箭发动机的喷射方向来实现飞行中的动态调节,这种调姿管道也可以应用于火箭大气层外的飞行。
火箭飞行过程中如何调整方向
在大气层以内可以靠空气动力学来控制,也就是尾翼或机翼的作用。其实机翼只是辅助作用,是为了让火箭飞行更稳定。主要调整方向是依靠发动机。
在飞出大气层后,机翼就没有作用了,这时改变飞行方向有两种:一是调整主发动机方向,主发动机是伺服机构,可以在一定范围内转动,从而推进火箭变向。但是主发动机不可能进行大的方向变动,这时要用第二种发动机:姿态调整发动机,火箭通常有4组或其他数量的姿态发动机,专用于飞行过程的姿态调整。
在太空中作用力和反作用力成立吗
火箭在真空中向后喷射高速气体,使舰体获得前进的动力,这跟是否有空气没有关系。作用力和反作用力存在于相互作用的两个物体,在我们讨论的这个过程中就是火箭本体和喷出的气体。
有作用力就有反作用力,不会因为真空环境就没有作用力。气体向后喷,火箭就会向前跑,不会因为真空就产生不了推力。
2.我们知道火箭飞行的动力源自于火箭自身的喷气发动机,火箭发动机通过将大量气体以极高的速度喷射出去来获得反作用力,这个力最终作用到火箭上用以产生加速度。力是有大小和方向的向量,因此改变火箭发动机喷射气体的方向就可以。