能則會下降,因為每級火箭實際上都是一個相對獨立的系統,各自都包括箭體結構,發動機以及其它輔助操縱控制系統,這就使操作程式和設計變得十分複雜。而分離已用過的火箭級,並啟動上面一級的火箭發動機,也並不是一個簡單的過程。
這類“越多越好”的問題在我們的生活中處處存在,比如軟體工程中參加一個專案的人數越多,並不意味之工作效率、產品質量越高。實際上在各項領域的工作中這個問題始終是我們需要解決的一個問題。“人多力量大”並不是完全正確的! 。 想看書來
今天,許多運載火箭採用了串聯加並聯的混合式多級火箭技術。方法是在第一級火箭的外圍裝上一枚或更多的助推火箭,這種火箭稱為捆綁式助推火箭,或零級火箭。它們通常和第一級火箭發動機同時推進,產生更大的推力,以幫助火箭在飛行的最初幾分鐘加速。這些助推火箭的推進劑一旦燒完,爆炸螺栓即可將其從第一級中分離出去。助推火箭的數量可根據運載能力的需要來選擇,在火箭周圍捆綁時要對稱排列。常見的組合是,採用兩到三級的串聯是液體火箭,在第一級捆綁幾枚固體助推火箭。現有的大多數火箭都超過了30米。
火箭學:從發射到入軌
運載火箭是從發射臺上開始它的旅程的,發射臺上矗立著一座金屬塔,稱為發射塔或發射架,它為技術人員提供了從地面進入火箭的通道。發射塔還提供管道,幫助從地面儲存罐向火箭上輸送推進劑。在發射臺上火箭是垂直豎立,發動機朝著地面,整流罩指向宇宙。
火箭為什麼要垂直髮射?
我們可能很少去思考火箭為什麼以垂直的方式發射?只是認為到它就應該是這樣,因為從古到今就是這樣發射火箭的,把它作為一種事實接受了下來,而且它是向宇宙中發射的。但實際上採用垂直方式發射是考慮到很多因素的:
①運載火箭的體型龐大,長達十幾米至幾十米,直徑幾米至十幾米,如果傾斜發射就得有一條比箭體更長的滑行軌道。這種滑軌不僅相當笨重、穩定性差、行走困難,而且發射時所產生的振動,勢必影響火箭的命中精度。何況放置滑軌就得有一個很開闊很平坦的發射場。同時,由於火箭處於傾斜狀態,點火啟動時尾部會噴射出高溫高速高壓燃氣流,因此還需要有一個相當長的安全區。
②火箭的飛行絕大部分時間是在大氣層以外的空間。垂直髮射有利於迅速穿過大氣層,減少因空氣阻力而造成的飛行速度損失。當然,這種垂直飛行的時間不宜過長,否則,在重力作用下,火箭的飛行速度損失就很大。所以,目前運載火箭的垂直飛行段一般在4~10秒範圍之內。
③採用垂直髮射,可以簡化發射裝置,它所有的發射臺上可以設計得很緊湊,並且能夠很方便地使豎立在發射臺上的火箭在360°範圍內移動,從而滿足改變射向的需要,並保證火箭系統的穩定性和隱蔽性。
④大型運載火箭所用的推進劑一般都是液體的,因此,垂直狀態發射便於推進劑的精確加註或洩出。
⑤現在大部分運載火箭採用的控制系統。它要求火箭在發射前精確地確定它的初始位置,這樣才能保證有效載荷準確地進入地球軌道。而垂直髮射對實現這一要求,要比傾斜發射方便得多。
⑥運載火箭的推重比一般都比較小,火箭垂直放置發射臺上,發射時只要推力稍微超過起飛重量,火箭就可以騰空而起。隨著推進劑的不斷消耗,火箭的重量逐漸減小,飛行速度愈來愈高。
由此可見,垂直髮射對於火箭的加速和能量的利用,都是十分有利的。
當火箭發動機啟動,第一級火箭點燃時,火箭就開始脫離發射架上升,要完全透過發射塔需要花費幾秒鐘的時間。離開地面的十幾秒內火箭一直保持垂直飛行,之後為了保證按合適的方位飛行,排氣口的萬向節按預定程式立即旋轉,使火箭從垂直角度稍微傾斜,但基本還是垂直向上飛行的。一開始火箭的加速過程也並不是十分的明顯,因為第一級推進劑還在,火箭的重量依然大的驚人。在上一級推進劑燒完時,重力使火箭緩慢地從微傾斜角度轉入水平方向的飛行。這一被稱為重力轉向的機動,幫助火箭逐漸將其能量從向上升入太空的推進,轉向進入軌道速度所需的向前推進。
第一級推進劑燒完後,爆炸螺栓使其與火箭的其餘部分分離,這時火箭卸掉了結構和推進劑的大部分質量。同時第二級火箭開始點火,繼續加速飛行,因為火箭的重量大大的減輕,即使第二級的火箭產生的推力不如第一級的大,它的