捆绑式火箭有什么特点?

2024-12-29 6

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为了战胜地球引力进入太空,我们必须利用火箭。然而单 级火箭是达不到这个目的的。俄国科学家齐奥尔科夫斯基首 先提出了 “火箭列车”的概念,就是把两节以上的火箭串联或 并联起来,组成一列多级火箭来提高火箭的速度,最终使末级 火箭达到第一宇宙速度。多级火箭利用了一种质量拋扔原理,即火箭发射后,把已 经完成任务的无用的结构拋掉,使火箭发动机的能量最大限 度地用于提高火箭的动能,从而间接地减轻火箭的结构质量,实现“轻装前进”。这样,在使用同样性能的火箭发动机和相同 技术水平的箭体结构的条件下,用单级火箭无法达到的第一 宇宙速度,而用多级火箭就能实现。世界各国现有运载火箭数十种,其大小不等,形状各异, 但其结构形式基本上分为两类:一类是各级首尾相连的串联 式火箭;另一类是下面两级并联、上面一级串联的火箭,也称 捆绑式火箭^运载火箭的大小,由其飞行任务的有效载荷和飞 行轨道而定。若飞行轨道相同,有效载荷越重,则火箭起飞质 量也越大;若有效载荷不变,飞行轨道越高,火箭的起飞质量 也越大。在通常情况下,发射一颗质量为1吨的卫星,运载火 箭质量为50?100吨^卩美国发射阿波罗载人登月飞船的“土 星5号”运载火箭,全长110。 7米,直径10米,起飞质量为 2840吨;而阿波罗飞船的质量只有41。 5吨。“土星5号”是目 前世界上最长的“火箭列车”,它由三级火箭串联而成。大多数“火箭列车”都属于串联式多级火箭,因为这种火 箭的级间分离容易实现,成为运载火箭首选的结构。而捆绑式 火箭是把若干助推火箭均匀地成双捆绑在芯级火箭的四周, 火箭发射后助推火箭首先工作,完毕后再与芯级火箭分离。捆 绑式火箭的最大优点是可以明显缩短整个火箭的长度,因为 助推火箭不单独占有火箭的长度,从而避免了因火箭细长比 太大而给结构制造和飞行所带来的种种困难。由于捆绑上去 的火箭不增加火箭的总长,我们也把这部分的火箭称为半级 火箭,如两级火箭加上捆绑,就称作两级半火箭。但是,捆绑式火箭在技术上难度更大。因为火箭在飞行中 级间分离,一要绝对安全可靠,二要不因分离而影响芯级火箭 的工作和姿态。捆绑式火箭采用侧向分离,相对串联式火箭的纵向分离,技术复杂性要高得多了。我国的“长征二号E”和 “长征三号B”运载火箭,就是在原有的二级和三级火箭基础 上,分别在芯级增加了四个捆绑上去的助推火箭。相对未捆绑 的火箭,它们的运载能力都提高了 3倍多。首次把捆绑技术应用在火箭上的,是前苏联著名的航天 总设计师科罗廖夫。1957年,他用一枚洲际导弹作芯级,在其 周围捆绑4台助推火箭,成功地发射了世界上第一颗人造地 球卫星。捆绑技术除在运载火箭上广泛使用外,某些导弹武器也 有采用。

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捆绑式火箭的特点是在第一级火箭外面 均匀地捆绑着几个助推火箭,其最大的优点 是明显缩短了整个火箭的长度。因为助推火 箭不单独占有火箭的长度,这样不仅避免了 火箭长度的增加给火箭制造和飞行所带来的 种种困难,而且能增加主火箭的速度。捆绑 式火箭的技术难度很大,它采用侧向分离设 计,这种技术的优点是充分利用技术成熟的 火箭发动机,搭配大推力运载工具,以适应 不同的发射需要。在火箭发射时,助推火箭 首先工作,待燃料耗尽后与主火箭分离,这 时主火箭才点燃起动。

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