火箭由哪三个组成部分?火箭是由哪几个构造组成的?
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火箭 有什么组成
火箭都是由什么组成的?得知真相后,厉害了
火箭的结构组成都有什么?
我们知道,火箭种目繁多,不可一一列举。在此,我们只重点介绍航天运载火箭的结构和组成,并且只以化学能火箭为主要介绍对象。 事实上,运载火箭主要包括动力系统、控制系统、壳体及结构系统、有效载荷系统四大部分。那么,它们都有什么功用呢?下面作一一介绍。 火箭发动机动力系统 火箭发动机是使火箭具有强大推力的动力系统。它包括主动力系统和其他辅助动力设备。如果从燃料形式不同来分,则有固体(推进剂)发动机、液体(推进剂)发动机、固液混合(推进剂)发动机。这里所说的推进剂只包括燃烧剂和氧化剂两部分。这三种推进剂的火箭发动机结构是不同的。 固体火箭发动机 固体火箭发动机通常由燃烧室、喷管和点火装置等组成。燃烧室是放置固体推进剂药柱的场所,燃烧室的后部连接喷管,喷管可以是一个,也可以是多个。而点火装置则是由电爆管、点火药和壳体结构组成,它实际上也是一个小型的固体发动机。点火装置按照不同的点火要求,可以安装在发动机的头部、药柱的中部或尾端。当发动机工作时,先通电使电爆管爆炸,引燃点火药,然后由点火药点燃存放在燃烧室内的药柱,药柱燃烧产生的燃气流通过喷管高速喷出而产生推力。 固体火箭发动机结构较简单,工作可靠,药柱可长期贮存于燃烧室内,但效能较低,工作时间短,不易多次启动,而推力大小、方向的调节也比较困难。 液体火箭发动机 液体火箭发动机一般由推力室、推进剂供应系统和发动机控制系统组成。 推力室是发动机中产生推力的那一部分,它由推进剂喷注器、燃烧室和喷管组成。对非自燃推进剂来说,还有点火装置,如火花塞等。推进剂由喷注器喷入燃烧室,经雾化、混合、燃烧,形成3000℃—4000℃的高温和几十兆帕的高压燃气,在喷管内迅速膨胀,以每秒数千米的速度高速喷出而产生推力。 而推进剂供应系统则是把液体推进剂从贮箱输送到推力室的系统,这就好比是人的心血管系统一样,构造十分复杂。它有挤压式和泵压式两种。对现代大型火箭来说,主要是泵压式(包括泵、涡轮、传动机构和涡轮启动系统等)。 推进剂是靠高速转动的涡轮泵送到推力室的。,涡轮泵常常被说成是火箭的心脏。而发动机要工作,必须先让涡轮泵转动起来,这就是涡轮启动系统的任务。涡轮启动系统就像是心脏起搏器一样。涡轮启动系统的种类很多,现以燃气发生器的启动装置为例,来说明推进剂供应系统的工作原理和过程。 燃气发生器是如何点火使推进剂燃烧的呢?工作过程是这样的燃气发生器包括火药启动器和电爆管。电爆管通电后爆炸,引起火药爆炸,产生低温燃气,进而吹动涡轮叶片,涡轮带动泵旋转,转动起来的泵将推进剂的一部分送进燃气发生器,而另一部分则送进推力室。进入燃气发生器的推进剂燃烧生成高温高压燃气,驱动涡轮泵以更高的速度旋转,将大量的推进剂输送到推力室燃烧,进而产生推力。 而发动机控制系统的作用是控制发动机的启动、点火和关机(即熄火)等工作程序,控制推进剂的混合比例,控制推力的大小和方向等。 其工作程序控制由按事先设计好的程序打开和关闭发动机供应系统的阀门来完成。 而推进剂的混合比例和推力的大小,则通过发动机上特有的装置和方法来控制。 推力方向控制早期采用石墨做成的舵来进行。它安装在喷管的排气出口,像船舶的舵那样,通过改变喷气流的方向来调整推力方向。目前,一般采用摇摆发动机,即通过发动机的偏转来调整推力方向。石墨舵偏转和发动机的摇摆,都是由火箭的控制系统发出命令,通过一个叫做液压伺服机构的装置来完成的。 固液混合火箭发动机 这种火箭发动机一般是由放置固体燃料(或氧化剂药柱)的燃料室、喷管和贮放液态氧化剂和燃烧剂的贮箱以及液体推进剂组分供应系统所组成。 当发动机工作时,可以是固态、液态推进剂组分相互接触时自燃点火,也可以像固体发动机那样安装一个火药点火器。液体推进剂组分的供应则用压缩气体或燃气涡轮泵来供应。 上述三种发动机,不论是哪种类型,要提高其性能,主要是提高发动机的喷气速度。,最重要的是选择高性能的推进剂。要优化发动机设计方案,在尽量减少发动机自重的,提高推进剂的比冲值(即能量效应)。 火箭飞行控制系统 火箭飞行控制系统是运载火箭的“智能”部分,好比是火箭的眼睛、大脑和手脚。通常它是由制导系统、姿态控制与电源配电组成的火箭飞行控制系统和设置在地面的测试检查及发射控制系统组成。 制导系统 制导系统由惯性平台和计算机组成,用于控制火箭发动机准时点火、关机和火箭各级的分离,使火箭能按预定轨道飞行和确保有效载荷的入轨精度。 姿态控制 姿态控制用于纠正火箭在飞行过程中的俯仰、偏航和滚动误差,保持火箭以正确的姿态飞行,并实施定向和防流星碰撞。在动力飞行段,姿态控制通过惯性平台速率陀螺—数字控制器—伺服机构连续控制方案来实现;而在惯性飞行段,姿控系统则通过装有小型单组元推进剂发动机的开关控制方案来实现。 电源配电系统 电源配电系统的作用,一是给控制系统的仪器仪表供电和配电;二是按火箭飞行的先后工作程序发出时间顺序的命令;三是控制火箭工作状态的变化。 火箭测控系统 火箭的制导控制和姿态控制等是由测控系统来实施指挥的。 飞行控制系统主要由测试仪表(陀螺仪、加速度表等)、中间装置(电子计算机等)、执行机构(中磁阀门、电爆器材、姿态喷管、发动机伺服机构等)和电源配电装置(电池、二次电源、配电器等)组成。 其中,测量仪表好比是火箭的“眼睛”,它能随时监视运载火箭飞行路线是否对头,飞行姿态是否正确,并及时发出纠偏信号;中间装置则是火箭的“大脑”,它接到测量仪表发来的各种纠偏信号后,立即进行计算和综合处理,并将信号放大后传送给执行机构;执行机构接到中间装备传来的命令后,把电信号转变成一种相应的机械运动,准确地对火箭飞行路线或飞行姿态进行纠偏,使发动机能按时点火、关机和实现各级按时分离。所以执行机构好比是运载火箭的“手脚”。 火箭壳体及结构系统 火箭的壳体及其结构系统是安装有效载荷、飞行控制系统、动力装置等箭上设备,并将它们连成一个有机整体的框架系统。 壳体及结构系统不仅肩负着火箭在运输、发射和飞行过程中承受各种外力、保护箭内仪器设备不受损害的任务,而且还有流线型的光滑外壳,使火箭具有良好的空气动力外形和飞行性能。对一枚大型多级液体火箭而言,其箭体结构通常由有效载荷舱、整流罩仪器舱、氧化剂贮箱、燃料贮箱、级间段、发动机推力结构、尾舱和分离机构等组成。 载荷舱 有效载荷舱一般位于运载火箭的顶端,它是安放卫星、飞船等有效载荷的地方。整流罩是保护有效载荷的火箭外壳。在有效载荷与箭体分离前,整流罩将按照控制系统的命令在空中与卫星或飞船脱离。 仪器舱 仪器舱一般在有效载荷舱的下面,它是安装飞行控制系统主要仪器设备的专用舱段。 箭体结构 火箭箭体结构有多种形式,有单级箭体、多级箭体和捆绑式箭体之分。多级运载火箭各级之间的连接方式有串联、并联和串并联三种。串联式火箭是把数枚单级火箭头尾相接,连为一体。并联火箭又叫捆绑式火箭,它是把较大的一枚单级火箭放置中央,称为芯级,在其周围再捆绑若干枚助推火箭,或助推器,称之为助推级。串并联式火箭与并联式火箭的区别在于它的芯级不是一枚单级火箭,而是串联的多级火箭。 知识点 推进剂 推进剂又称推进药,能有规律地燃烧释放出能量,产生气体,推送火箭和导弹的运行。推进剂具有下列特性①比冲量高;②密度大;③燃烧产物的气体(或蒸气)分子量小,离解度小,无毒、无烟、无腐蚀性,不含凝聚态物质;④火焰温度不高,以免烧蚀喷管;⑤有较宽的温度适应范围;⑥点火容易,燃烧稳定,燃速可调范围大;⑦物理化学稳定性良好,能长期贮存;⑧机械感度小,生产、加工、运输、使用中安全可靠;⑨若为固体推进剂,还应有良好的力学性质,有较大的抗拉强度和延伸率。常用的推进剂主要有固体、液体两种,少量固液混合体也在试用。
火箭的构造
神舟六号飞船仍为推进舱、返回舱、轨道舱的三舱结构,整船外形和结构与原来相同,重量基本保持在8吨左右。飞船入轨后先是在近地点200公里,远地点350公里的椭圆轨道上运行5圈,然后变轨到距地面343公里的圆形轨道,绕地球飞行一圈需要90分钟,飞行轨迹投射到地面上呈不断向东推移的正弦曲线。轨道特性与神舟五号相同。 由于此次飞行没有交会对接任务,神舟六号取消了用于这项功能的附加段,,飞船上新增加了40余台设备和6个软件,使飞船的设备达到600余台,软件82个,元器件10万余件。 神舟六号的改进大致可以归纳为四个方面 一、围绕两人多天飞行任务的改进。,准备了足量甚至余量的航天员消耗品,包括食品、水、睡袋等。食品柜置于轨道舱中,以前处于空置状态。按照每人每天一个半暖壶的用水量,通过水箱和单独的软包装两种方式准备了航天员用水。,提高了座舱的环境控制能力。一人一天呼出近一升水,神舟六号提高了对水汽冷凝的能力,扩大了冷凝水箱,把所有裸露管线都贴上了吸水材料,确保飞船湿度控制在80%以下。舱内的氧气、温度和湿度都可自动感应并调节。 二、轨道舱功能使用方面的改进。放置了很多航天员生活的必需品,如食品加热装置和餐具等。轨道舱中挂有一个睡袋,供两名航天员轮流休息用。失重状态下人其实可以浮在空中睡觉,但考虑到人在地面养成的习惯,所以通过睡袋人为地制造一种“床”的感觉,否则航天员睡觉时可能会产生坠入万丈深渊的错觉。轨道舱中还有一个专门的清洁用品柜,航天员可以用里面的湿巾等物品进行清洁。大小便收集装置这次也是使用。 三、提高航天员安全性的改进。返回舱中航天员的坐椅设计了着陆缓冲功能,这是为了在反推火箭发生故障时依然能够保证航天员安全。神舟五号飞船里只有杨利伟乘坐的那个坐椅有着陆缓冲功能,并且有个小的缺陷,就是返回前坐椅提升后航天员难以看到舷窗外的情况。神舟六号对缓冲器进行了重新设计,并与整船结合进行了反复试验,从高塔、飞机上抛下的3次试验每次均获得了成功。返回舱与轨道舱之间的舱门,如果在返回时关闭不严,将威胁航天员安全。俄罗斯曾经有3名航天员而丧生。神舟六号科研人员研制成功了舱门密闭快速自动检测装置,并花费了数月时间研制出一种专用抹布,这种布不产生纤维、静电、异味,专门用来清洁舱门。 四、持续性改进。我国载人航天工程于1992年正式启动,至今已经过去了13年,飞船上最初使用的元器件和原材料有的已经不再生产,个别技术已经稍显落伍。神舟六号做了一些日常的持续性改进。比如神舟一号到五号上的“黑匣子”,是1994年研制的,存储容量只有10兆字节。现在的黑匣子不仅存储量比原来大了100倍,而且数据的写入和读出速度也提高了10倍以上,体积却不到原来的一半。 (孙彦新) 神舟六号飞船构成 轨道舱“多功能厅” “神舟”飞船的轨道舱是一个圆柱体,总长度为2.8米,最大直径2.25米,一端与返回舱相通,另一端与空间对接机构连接。“神六”的轨道舱之所以被称为“多功能厅”,是因为2名航天员除了升空和返回时要进入返回舱以外,其他时间都在轨道舱里。轨道舱集工作、吃饭、睡觉、盥洗和方便等诸多功能于一体。 逃逸塔保飞船万全 逃逸救生塔位于飞船的最前部,高8米。它本身实际上就是由一系列火箭发动机组成的小型运载火箭。在运载飞船的火箭起飞前900秒到起飞后160秒期间火箭运行距离在0至100公里,一旦发生紧急情况,这个救生塔将紧急启动,拽着“神舟六号”飞船的返回舱和轨道舱与火箭分离,迅速逃离险地,并利用降落伞降落到安全地带。 留轨舱航天员的“家” 轨道舱也叫工作舱。其外形为两端带有锥角的圆柱体,它是航天员的“太空卧室”兼“工作间”。它还兼有航天员生活舱和留轨实验舱两种功能,所以也称留轨舱。轨道舱里面装有多种试验设备和实验仪器,可进行对地观测,其两侧装有可收放的大型太阳能电池帆翼、太阳敏感器和各种天线以及各种对接结构,用来把太阳能转换为飞船的能源、与地面进行通讯等。作为航天员的“太空卧室”,轨道舱的环境很舒适,舱内温度一般在17至25摄氏度之间。 返回舱航天员的“驾驶室” 返回舱又称座舱,它是航天员的“驾驶室”。是航天员往返太空时乘坐的舱段,为密闭结构,前端有舱门。“神舟六号”完成绕地飞行任务后,两名航天员也将乘坐返回舱回归地球。
火箭构造
火箭的基本组成部分有推进系统、箭体结构和有效载荷。有控火箭还装有制导和控制系统,有时还可根据需要在火箭上装设遥测、安全自毁和其他附加系统。 推进系统是火箭飞行的动力源。固体火箭的推进系统就是固体火箭发动机。液体火箭的推进系统包括发动机、推进剂贮箱、增压系统和管路活门组(见飞行器推进系统)。 箭体结构的作用是装载火箭的所有部件,使之构成一个整体。通常固体火箭发动机的壳体和液体火箭的箱体构成箭体结构的一部分。除此之外,还包括尾段、级间段、仪器舱结构和有效载荷整流罩等部分。箭体结构应有良好的空气动力外形。在完成相同功能的前提下,箭体结构的重量和体积越小越好。减轻箭体结构重量的途径,除设计技巧和工艺方法外,结构型式和材料的选择也很重要。 有效载荷是火箭所要运送的物体。火箭的用途不同,有效载荷也不同。军用火箭的有效载荷就是战斗部(弹头)。科学研究用的火箭的有效载荷是各种研究仪器。运载火箭的有效载荷则是人造卫星、载人和无人飞船或空间探测器等航天器。 目前,世界各国已研制出的运载火箭就达几十种,它们把各种航天 器送入预定的空间轨道,以完成各种任务。其中,巨型运载火箭质量达 二三千吨,能把上百吨重的载荷送上太空。 现用于航天器发射的火箭大多是三级火箭。它们主要由箭体结构、 推进系统、制导系统三大部分组成。 箭体结构的主要功能是安装与连接有效载荷(卫星、宇宙飞船)、 仪器设备和动力装置,以及贮存推进剂等,以构成一个结构紧凑、外形 具有良好的空气动力特性的整体。有效载荷在火箭的顶部,在外面设有 整流罩,主要是用来保护有效载荷,它在火箭飞出大气层后即被抛弃。 推进系统可为火箭飞行提供动力,由发动机和推进剂输送系统组成。 目前,运载火箭上使用的火箭发动机均为化学火箭发动机。而化学火箭 发动机又有固体火箭和液体火箭之分。运载火箭大多采用液体推进剂, 例如,第一、第二级可用液氧和煤油作推进剂,末级则使用液氧和液氢 作推进剂。推进系统能产生强大的推力,使运载火箭达到预定的速度, 从而把卫星、宇宙飞船等有效载荷送入太空。 制导系统的作用是实时测量和控制火箭的飞行姿态、位置和速度, 以保证火箭姿态稳定,使火箭能按预定路线飞行,并控制火箭发动机关 机,使卫星等航天器精确地进入轨道。制导系统的仪器大多安装在火箭 的仪器舱内。 在1964 年6 月29 日,中国就成功地发射了自行研制的第一枚液体 火箭。运载火箭系列名叫“长征”。现在,“长征”系列运载火箭不仅 可以承揽国内外卫星的发射业务,还具有可以发射其他大型航天器的能 力。
火箭 有什么组成
火箭都是由什么组成的?得知真相后,厉害了
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