Question

为什么火箭可以竖直发射而不会歪掉？

Answer 1

图中这种没有尾翼的火箭，在飞行中，是不稳定的系统，一般都需要通过底部矢量喷口的角度、强度来保持其稳定。这属于自动控制方面的理论，简单来说，火箭会有传感器感受当前的姿态，并预判之后的姿态，从而控制发动机喷口，来使得其姿态稳定。

> 图示：火箭的喷口，可以改变方向，从而保持火箭的稳定。

所谓「不稳定的系统」，指的是，在火箭飞行的过程中，微小的扰动会被自然地放大，比如：如果火箭在飞行时歪了一度，那么，在惯性力（火箭自身参考系）、空气阻力的共同作用下，会使得这个角度自然地放大。这个时候，火箭就是不稳定的。而一个稳定的系统则不然，比如一个秋千，你去推它一下，它会有摆回来的趋势；而如果一个系统能够对外界做出反应，去自动的抵消外界的影响，则有可能使得其稳定性大大提高。比如说，商店里的人体模型，很容易被推倒，但一个真正的人则不那么容易，因为人会对外界做出反应。

在一些其他类似火箭的东西，例如导弹上，还能看到尾翼。适当的尾翼可以使得导弹、火箭在飞行时保持稳定：

比如上面的示意图，在飞行时，若有偏移，弹身所受的阻力，可能会使得偏移加剧，但是尾翼会提供相反方向的力，使得导弹稳定。现代的一些新一代火箭、导弹，不使用尾翼，主要是为了减轻阻力，从而飞的更快，稳定的工作，则交由电脑、自动控制系统来完成。

这是个非常简单的问题，绝不是像某些网友说的那么复杂和神秘，最早研制火箭的时候确实遇到了这个难题，垂直发射除了火箭本身的重力因素还有起飞后其它外力因素影响，如空气阻力，都有可能造成火箭翻滚，但科学家很快找到了一个办法，彻底解决了火箭飞行姿态控制的难题，在火箭的前端的仪器仓内，安装了一个高速旋转的机电陀螺仪，陀螺仪有极强的定轴性，可保持火箭的飞行姿态不会跑偏甚至歪倒。而且科学家对陀螺仪进行了极限发挥，研发了以陀螺仪为基础的进速度表，进速度表就是将火箭的适时飞行数据利用传感或耦合方式输送给计算机，计算机通过飞控软件计算将计算结果传送给地面飞控中心，地面飞控中心再根据这些结果决定是否对火箭发出各种控制指令。尽管现代火箭技术发展迅猛，但飞控仍然是最薄弱的一环，为了保证发射安全，中国的神州系列火箭，都增加了飞控系统备份，如果一个系统出了故障，另一个系统会立刻起动工作!

看似简单的垂直发射问题在现在的航天工程也是一大重要环节，如果火箭的发动机只提供动力能源，那么火箭是100%会翻车的，因为火箭肯定会遇到水平方向的气流，只需要一个轻微的风力就会使火箭在竖直方向产生倾角，发动机的推力就会在水平方向产生分力，火箭就会立刻倾倒爆炸，在航空史上也是曾有这样的事发生。

火箭能够垂直发射主要有两方面原因，第一是陀螺仪，陀螺在高速转动的时候由于其自身对称自旋稳定的特点，被用来装置在火箭顶部调控火箭升空阶段的姿态问题，通常连接传感器的陀螺仪会安置在姿态控制仓，在陀螺仪底部是一个水平的基座，火箭升空阶段如果歪了，那么基座和陀螺仪之间会产生一个倾斜角度，传感器会将各种倾斜的角度转化成不同相位的电位差，然后通过电脑来改变火箭在不同方向的推力来实现垂直发射，陀螺仪在这里相当于是感知火箭是否垂直的一个工具，而真正能够调控的装置是矢量发动机。

矢量代表着有大小和方向，矢量发动机和传统发动机主要的区别就在于，发动机底部的几个喷口可以旋转调节方向，并且几个喷口的推力可以单独调节，在不同方向上产生不同的推力。如果火箭升空出现了倾斜，那么姿态控制系统中的陀螺仪就会立刻发出指令给矢量发动机，如果火箭轻微向左倾斜，矢量发动机的喷口就会在左边产生更大的推力，持续将火箭扶直，这种敏感的调控几乎是在瞬间完成的，在火箭的整个升空阶段不断调整，所以真实的火箭升空并不是垂直向上的，而是在水平方向有漂移。当然，火箭姿态控制系统中除了陀螺仪还有卫星定位系统，加速度计等装置协同控制，实际情况更复杂。

这是因为火箭有平衡控制系统，在火箭的顶部位置有陀螺仪，伴随着监控管理系统，如果火箭在上升过程中变化，陀螺仪会最先感知，然后监控管理系统会让发动机作出反应，所以整个火箭都会时刻控制自身的平衡，因此很少会看到火箭发射过程中会变歪，前几年俄罗斯有一个火箭发射变歪，就是因为已有两个陀螺仪装反了。所以一般只要控制系统不出问题，火箭都会正常发射。

我是学自动控制的。简单说，陀螺仪检测火箭姿态，自控系统来计算，控制下面几个发动机的推力。说白了，往左倒了左边发动机多使点劲，往右倒了右边发动机多使点劲。不过这东西说的简单，做起来很难。

火箭之所以可以不倒，用日常生活中的一个事例说明一下吧。你用手端着一杯盛有水的杯子，往前走，你一边走一边看着路，在此期间，水杯基本保持水平，即使中途被人稍微推一下，或者中途需要上台阶，仍然可以通过调整保持平衡，这与火箭之所以不倒的本质原因是相同的。

火箭需要进行姿态控制，也就是需要在其内部植入控制算法，这相当于人的大脑，火箭上安装的传感器相当于人的眼睛。人拿着杯子往前走，当你的手轻微的往右倾斜一点，这时杯中的水也往右倾斜，与此同时，你的眼睛观察到这一现象，立刻反馈给大脑，大脑就会告诉手，往左边倾斜，这样就可以使水保持水平；但如果，由于力度控制不当，手往左倾斜的幅度过大，水又向左倾斜，这时，重复上述过程，水最终可以保持平衡。人在端着水杯往前走的过程，就是不断重复上述过程，从而完成水杯的水平移动，火箭也是同样道理。

火箭内部有高速旋转的陀螺仪，陀螺仪轴心与火箭轴心平行，由于陀螺仪具有很强的定轴性，所以不管是火箭重心侧偏还是火箭喷嘴侧偏都不会使火箭倾斜，即使受到外界干扰力作用火箭依然能保证轴向。 瞎编的！

火箭仪器仓内一般有陀螺仪和加速度计，陀螺仪用于敏感火箭的俯仰、偏航、滚动，加速度计用于敏感速度及位移。若火箭歪掉后，箭载计算机会从陀螺仪和加速度计的数据中敏感到，会向伺服机构发出纠正偏差指令，尾部喷管或燃气舵会做响应偏转，纠正偏差。

火箭发动机喷嘴会改变方向 可以微调火箭方向 这就和倒车一样 你车屁股想往右 方向盘就往右打 只不过火箭比你倒车复杂N倍 战斗机矢量发动机说的就是这个