火箭飛行原理課件

火箭飛行的基本原理低速情況下的兩類變質(zhì)量問題：粘附:主體的質(zhì)量增加（如滾雪球)拋射:主體的質(zhì)量減少（如火箭發(fā)射）“土星五號(hào)”火箭起飛推力：全長：85.0m最大直徑：9.85m起飛質(zhì)量：2800噸“土星”5號(hào)火箭啟程登月時(shí)，5臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)每秒鐘消耗近3噸煤油，產(chǎn)生的推力相當(dāng)于32架波音747的起飛推力；迄今為止最大的巨型運(yùn)載火箭，其由600萬個(gè)部件組成，近地軌道運(yùn)載能力達(dá)139噸，它能把重達(dá)50噸的阿波羅飛船送入登月軌道。

搬運(yùn)土星5號(hào)火箭的搬運(yùn)汽車，長35米，高6米，自重2700噸，當(dāng)它載運(yùn)土星5號(hào)火箭時(shí)，總重量為5400噸，只能以1.6公里的時(shí)速緩慢地把火箭運(yùn)往發(fā)射場。土星五號(hào)運(yùn)載火箭專為阿波羅登月研制t時(shí)刻M)(主體質(zhì)量含燃料速度v(對某星)+時(shí)刻tdt噴燃?xì)鈓du(對主體)+vdv(對某星))(主體質(zhì)量含燃料mdMdvMumd假設(shè)宇宙火箭在某航程中可不計(jì)外力作用應(yīng)用動(dòng)量守恒定律證明：火箭主體速率微變假設(shè)火箭不受外力的情形（在自由空間飛行）1.t時(shí)刻的火箭系統(tǒng)火箭殼體+尚存燃料發(fā)射總體過程：此時(shí)火箭總質(zhì)量為Mt時(shí)刻火箭的速率火箭系統(tǒng)總動(dòng)量：是火箭相對地的速率(點(diǎn)火)(燃料燒盡)vM燃料相對箭體以恒速噴出2.時(shí)刻的火箭系統(tǒng)火箭體的速度增為火箭系統(tǒng)總動(dòng)量：噴出燃料速度(對地)：噴出燃料的質(zhì)量：噴出dm等于火箭質(zhì)量的減小mdu+vdvmdM初態(tài)：系統(tǒng)質(zhì)量，速率(對地),動(dòng)量末態(tài)：噴出燃料的質(zhì)量：系統(tǒng)動(dòng)量由動(dòng)量守恒定律：經(jīng)整理得：速率公式火箭質(zhì)量比：討論：提高的途徑(1)提高（現(xiàn)可達(dá)目前單級火箭的質(zhì)量比可做到15，從靜止開始可獲得末速度11km/s，因受空氣阻力，末速度僅達(dá)7Km/s.小于7.9Km/s.為提高N，采用多級火箭（一般為三級）(2)增大（受一定限制）第一級火箭先點(diǎn)火，火箭立即加速上升，第一級火箭燃料燒完后，自動(dòng)脫落以增大以后火箭的質(zhì)量比；隨后第二級火箭點(diǎn)火加速飛行，燃料用完又自動(dòng)脫落，然后第三級火箭點(diǎn)火…火箭發(fā)射程序：火箭的質(zhì)量比分別是：各級火箭的噴氣速度分別是：多級火箭的終極速度：由于技術(shù)原因，多級火箭一般是三級的；串聯(lián)式并聯(lián)式混聯(lián)式火箭的級數(shù)不是越高越好，級數(shù)越多，構(gòu)造越復(fù)雜，工作時(shí)的可靠性就越差。資料：我國的長征三號(hào)（三級大型運(yùn)載火箭）全長：43.25m最大直徑：3.35m起飛質(zhì)量：202噸起飛推力：運(yùn)載火箭均為一次使用,

每次發(fā)射,少的幾千萬美元,多的上億美元。不能重復(fù)使用,火箭專家正在研究能多次使用的運(yùn)載火箭。希望每次使用后返回地面,像飛機(jī)那樣經(jīng)過簡單的維修,又可再使用。長征三號(hào)丙運(yùn)載火箭一枚三級大型液體捆綁式運(yùn)載火箭主要用于發(fā)射地球同步軌道衛(wèi)星運(yùn)載能力為3.8噸,全長54.838米;全箭起飛質(zhì)量345噸，地球同步軌道又稱24小時(shí)軌道是傾角為零的圓形地球靜止軌道;在此軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星將始終位于赤道某地的上空，衛(wèi)星相對于地球表面是靜止的。這種軌道衛(wèi)星的地面高度約為3.6萬千米；利用均布在地球赤道上的3顆這樣的衛(wèi)星，可實(shí)現(xiàn)除南北極很小一部分地區(qū)外的全球通信；要實(shí)現(xiàn)地球同步軌道，須滿足下列條件：衛(wèi)星運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同；軌道傾角為0，即軌道是圓形的；軌道周期等于等于地球自轉(zhuǎn)周期。要將同步衛(wèi)星發(fā)射到同步軌道上，相當(dāng)困難和復(fù)雜，必須分為三個(gè)階段才能入軌：1.運(yùn)載火箭將衛(wèi)星送到200--300千米停泊軌道2.以停泊軌道的環(huán)繞速度將衛(wèi)星加速送到轉(zhuǎn)移軌道與同步軌道相切處，即轉(zhuǎn)移軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)；3.在遠(yuǎn)地點(diǎn)上點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，使衛(wèi)星進(jìn)入地球同步軌道并用衛(wèi)星上的小發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整衛(wèi)星的姿態(tài)，使衛(wèi)星完全進(jìn)入同步軌道。我國的同步衛(wèi)星技術(shù)已處于世界領(lǐng)先位置！1990年，我國“長征”3號(hào)火箭首次發(fā)射美國休斯公司的“亞洲”1號(hào)通信衛(wèi)星，使衛(wèi)星的入軌精度居該公司自己生產(chǎn)、發(fā)射的32顆同步衛(wèi)星之首，因而震驚了世界衛(wèi)星在軌道上的繞行速度約為3.1公里/秒，等于地球自轉(zhuǎn)的角速度例如，如果甲船需同乙船聯(lián)系，那么，甲船將信號(hào)發(fā)至衛(wèi)星，經(jīng)衛(wèi)星一跳到達(dá)岸站上的移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心，然后，岸站又將信號(hào)發(fā)至衛(wèi)星，再經(jīng)衛(wèi)星一跳到達(dá)乙船。通訊基站基站在通信中的地位非常重要，通信信號(hào)主要通過基站傳輸，基站將從手機(jī)發(fā)出的信號(hào)傳給服務(wù)器，服務(wù)器經(jīng)過處理再發(fā)送給基站，基站再發(fā)送給目標(biāo)手機(jī)，就完成了一次通信；沒有基站，就無法完成通信，包括固定電話也是這樣。海上移動(dòng)終端之間（即船舶與船舶之間）的通信，需經(jīng)衛(wèi)星兩跳后才能實(shí)現(xiàn)整流罩分離二級主發(fā)動(dòng)機(jī)熄火為了使航天技術(shù)更好地為人類服務(wù)，人造衛(wèi)星誕生了，它可以環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)，搜集資料和傳輸各種信息。一條火龍騰空而起，為月球添了一個(gè)新伙伴，它就是前蘇聯(lián)發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星“東方一號(hào)”世界上第一顆人造地球衛(wèi)星1957年10月4日，中國的第一顆人造衛(wèi)星

1970年4月24日，隨著一曲《東方紅》的旋律在神州大地上回響，我國自行研制的“東方紅一號(hào)”人造衛(wèi)星由“長征一號(hào)”運(yùn)載火箭發(fā)射成功；從而標(biāo)志著中國成為繼蘇聯(lián)、美國、法國、日本之外世界上第五個(gè)能夠獨(dú)立發(fā)射衛(wèi)星的國家。直徑約1米，重173公斤.嫦娥二號(hào)衛(wèi)星繞月高度：100公里降軌后高度：15公里主要任務(wù)是獲得更清晰、更詳細(xì)的,月球表面影像數(shù)據(jù)和月球極區(qū)表面數(shù)據(jù);嫦娥二號(hào)衛(wèi)星重量為2480公斤，其中燃料重量約1300公斤，七種科學(xué)探測設(shè)備重約140公斤。嫦娥二號(hào)的設(shè)計(jì)壽命為半年，奔月飛行約112小時(shí)月球上有寶貴的氦3，這是一種高效、可靠、清潔的核聚變原料。氦3在地球上只有15噸，月球上有100萬噸到500萬噸，如果開發(fā)出來，100萬噸氦3能滿足地球一萬年的能源需求，這還只是保守的估計(jì)。和平號(hào)有控墜落“和平號(hào)空間站”“國際空間站”是1983年由美國總統(tǒng)里根首先提出的16個(gè)國家自1994年到2006年建設(shè)并投入應(yīng)用，載人艙內(nèi)大氣壓與地表面相同壽命10~15年，總重423噸、長108米、寬88米，運(yùn)行軌道高度為397千米，乘6人；航天飛機(jī)和宇宙飛船給空間站運(yùn)送物資站徽火箭點(diǎn)火發(fā)射拋棄逃逸塔一級火箭分離整流罩分離后視二級火箭主發(fā)動(dòng)機(jī)熄火箭船分離推進(jìn)艙帆板展開推進(jìn)艙帆板對日定向軌道艙帆板展開從1926年世界上第一枚液體火箭