火箭

火箭它是一种运载固体或液体的喷气推进装置推进剂提供所需的燃料和氧化剂燃烧．这个术语通常适用于各种交通工具，包括烟花高涨,导弹,运载火箭中使用的航天，由任何独立于发动机的推进装置驱动大气．

一般特点及操作原理

火箭不同于涡轮喷气飞机和其他“呼吸空气”引擎在这种情况下，所有的排气射流都是由气体组成的燃烧的产品推进剂抬上了飞机。像涡喷发动机一样，火箭以非常高的速度向后喷射质量来产生推力。

火箭推进所涉及的基本物理原理是由艾萨克·牛顿爵士．根据他的第三个运动定律时，火箭的速度增加动力与废气带走的动量成正比，在哪里米火箭质量是Δ吗v_R是在速度火箭在很短的时间间隔内，Δt，米°是质量的速率放电在尾气中，v_e是有效排气速度(几乎等于射流速度，相对于火箭)，和F是力．的数量米°v_e推进力，或推力，是产生在火箭上的排气推进剂，

显然，采用高质量放电率或高排气速度可以使推力增大。采用高米°快速消耗推进剂供应(或需要大量供应)，因此最好寻求高值的v_e．的价值v_e是受实际考虑的限制，是由排气情况如何决定的加速在超音速喷管中，有哪些能量供应可用于推进剂加热。

大多数火箭的能量是通过在高空燃烧冷凝相推进剂获得的压力．气态燃烧产物通过喷嘴排出，该喷嘴转化了大部分燃烧产物热能来动能．可用的最大能量仅限于燃烧提供的能量或由高压施加的实际考虑提供的能量温度参与。更高的能量是可能的，如果其他能源(例如，电或微波加热)与火箭上的化学推进剂一起使用，当排气加速时，可以获得极高的能量电磁的意思。

有效排气速度是火箭推进的优点，因为它是每单位质量推进剂消耗的推力的度量。

值的v_e化学推进剂的速度是每秒2000 - 5000米(6500 - 16400英尺)，而电加热推进剂的速度是它的两到三倍。对于使用电磁的系统，预测的数值超过每秒40,000米(131,000英尺)加速度．在工程领域，尤其是美国时，有效排气速度广泛以秒为单位表示，简称特定的冲动。以秒为单位的数值是通过将有效排气速度除以常数因子9.81米每秒平方(32.2英尺每秒平方)得到的。

在一个典型的化学火箭任务中，发射质量的50%到95%以上都是推进剂。这可以通过方程来理解倦怠速度(假设重力自由和拖自由飞行),

在这个表达式中，米_年代/米_p推进系统和结构质量与推进剂质量之比，其典型值为0.09(符号ln表示自然对数）.米_p/米_o是推进剂质量与全部起飞质量的比值，典型值为0.90。的典型值v_e对于一个氢- - - - - -氧气系统速度为每秒3536米(11601英尺)。由上式可知，有效载荷质量与起飞质量之比(米_支付/米_o)可以计算。对于低地球轨道，v_b大约是7544米(24751英尺)每秒，这将需要米_支付/米_o等于0.0374。换句话说，它需要一个133.7万公斤(294.8万磅)的起飞系统才能将5万公斤(11万磅)送入地球低轨道。这是一个乐观计算公式(4)没有考虑上升过程中重力、阻力或方向修正的影响，这些都会显著增加起飞质量。由方程(4)很明显，两者之间存在着直接的权衡米_年代而且米_支付，以便尽一切努力设计低结构质量，以及米_年代/米_p是推进系统的第二个优点。虽然选择的各种质量比例很大程度上取决于任务，但火箭有效载荷通常只占起飞质量的一小部分。

一种叫做多个阶段在许多任务中使用，以最小化起飞车辆的尺寸。一个运载火箭携带第二枚火箭作为它有效载荷，在第一阶段燃尽后(留下)进行烧制。通过这种方式，第一级的惰性部件不会被携带到最终速度，第二级推力可以更有效地作用于有效载荷。大多数航天飞行至少使用两个阶段。该策略被扩展到要求极高速度的任务的更多阶段。美国阿波罗载人登月任务总共使用了六个阶段。

使火箭有用的独特特性包括以下几点:

1.火箭可以在太空中运行，也可以在太空中运行大气地球的。

2.它们可以提供非常大的推力(现代重型太空助推器的起飞推力为3800千牛顿(85万磅)。

3.推进系统可以相对简单。

4.推进系统可以保持在准备发射状态(在军事系统中很重要)。

5.小型火箭可以从各种各样的发射平台发射，从包装箱到肩扛发射器到飞机(没有后坐力)。

这些特征不仅解释了为什么所有的速度和距离记录都是由火箭系统(空中、陆地、太空)创造的，而且还解释了为什么火箭是最重要的独家航天飞行的选择。它们还导致了战争在战略和战术上的转变。的确，现代火箭的出现和发展技术可追溯至武器期间及之后的发展二战期间，其中很大一部分由“太空总署”资助。倡议比如阿丽亚娜阿波罗号和航天飞机项目。