你一定想知道:航空航天知识-运载火箭
首页 上一章 目录 下一章 书架
    火箭是以热气流高速向后喷出,利用产生的反作用力向前运动的喷气推进装置。现代火箭可用做快速远距离运送工具,如作为发射人造卫星、载人飞船、空间站的运载工具以及基载人飞船、空间站的运载工具以及其他飞行器的推助器。

    火箭的作用

    公元1128年南宋政权建立后,南宋、金和蒙古频繁交战,各方都使用了火器。1161年11月,金国侵略中原时,南宋军队第一次使用丁火箭武器——“霹雳炮”——重挫金军,这是人类历史上第一次在战场上使用火箭武器。

    迅速发展

    中国古代火箭技术传到欧洲之后,经改进,火箭曾被列为军队的装备。早期的火箭射程近,落点散布大,以后被火炮代替,第一次世界大战后,随着科学技术的不断进步,火箭武器得到迅速发展,并在第二次世界大战中发挥了威力。

    火箭技术的应用

    现在,火箭武器和空间运载火箭技术发展迅速。各类导弹均已发展到相当完善的程度,已成为现代军队不可缺少的武器装备。此外,在地对地弹道导弹基础上发展起来的运载火箭,已广泛用于发射卫星,载人飞船和其他航天器等。

    运载火箭

    用于运载航天器的火箭叫做航天运载火箭。航天运载火箭一般由动力系统,控制系统和结构系统组成,有的还加遥测、安全自毁和其他附加系统。

    火箭的动力

    最初,火箭的动力来自于黑火药黑火药在密闭容器里可以瞬间产生强大的爆发力,这就成为了火箭的推力源。现代火箭燃烧的是固体或液体的化学推进剂。推进剂燃烧产生热气,通过喷口向火箭后部喷出气流。

    火箭逃逸系统

    火箭逃逸系统是航天员的生命之塔。运载火箭设立了故障检测与处理系统,对飞行中的火箭状态和主要仪器设备的工作情况进行实时监测,如果发现异常情况会发出警报,如果出现危及航天员生命安全的重大故障时,会发出逃逸指令,这时候,航天员便可以安全逃离有故障的火箭了。

    逃逸系统是怎么工作的

    运载火箭设立了逃逸系统,逃逸系统接收到故障检测与处理系统或指挥控制中心发送的逃逸指令后,启动逃逸发动机实施逃逸,逃逸后分离掉飞船返回舱,并为其开伞降落创造条件。

    实施逃逸

    在飞行中,一旦检测出危及航天员生命安全的故障,便立即实施逃逸。逃逸时,逃逸塔上的固体发动机点火工作,产生强大的推进力,通过一部分整流罩将航天员乘坐的返回舱连同轨道舱一并迅速脱离故障火箭,整流罩上的4块栅格状板展开,与整流罩成垂直状态以气动力使整个逃逸飞行器稳定飞行。

    抛弃逃逸塔

    起飞时,芯级和助推器共8台发动机点火工作,飞行到一定高度时,将逃逸塔抛弃,助推器推进剂使用完毕,助推器发动机关机,4枚助推器分离,芯级继续推进。

    成功的空中逃逸事件

    1975年4月5日苏联发射载有两两名航天员的联盟18AE飞船,准备与礼炮4号太空站对接。正值火箭上升到144千米高空时,因火箭制导系统发生故障,产生翻滚,并偏离预定飞行轨道。地面拉制中心发出逃逸指令,飞船在逃逸发动机强大推力作用下迅速脱离故障火箭,之后,返回舱在西伯利亚西部的阿尔泰斯克附近山区着陆,降落伞挂在树上,航天员安然无恙。这是载人航天以来,第一次逃逸救生。

    美国的运载火箭

    美国是最早发展运载火箭的国家之一。自从把第一颗人造卫星探险者号送上太空飞行后,美国打开并开辟了征服太空的新纪元,自20世纪50年代起美国陆续研制了雷神系列、宇宙神系列、德尔它系列、大力神系列、大篷车系列等几十种运载火箭,目前仍然存使用的主力运载火箭是德尔它系列运载火箭。

    雷神号运载火箭

    雷神号运载火箭是美国早期运载火箭,它在经过一系列改进后形成了两级和三级多种型号的地球低轨道运载火箭,主要用来发射早期的航天器和军用卫星,也发射一些科学实验卫星和应用卫星雷神号系列运载火箭全长21~33米最大直径均为2.44米,起飞质量49~91吨,起飞推进力677~1485千牛运载能力91千克~2吨。从19明年以来发射400多次,现已不常用。

    大力神号运载火箭

    大力神号系列运载火箭由大力神2号系列、大力神3号系列和大力神4号系列共3个系列共6种型号构成,有二级和三级两种状态。美国双子星座号载人飞船就是最早使用大力神2号系列二级状态运载火箭发射成功的。至今,大力神系列火箭已有150多次发射记录。它主要发射各种军用卫星,也发射了太阳神号、海盗号、旅行者号等行星和行星际探测器。

    德尔它号运载火箭

    德尔它号运载火箭是美国使用最频繁的运载火箭,1960年5月首次发射以来,先后发射了先驱者号探测器、泰罗斯气象卫星、云雨号卫星、辛康号卫星国际通信卫星Ⅱ号与Ⅲ号等,德尔它号系列运载火箭发展至今已有4类40多个型号,大都是三级运载火箭。

    日本的运载火箭

    日本的航天技术在亚洲甚至世界界都处于领先地他。20世纪60年代,日本开始研究发展运载火箭,先研制了L系列运载火箭,并于1972年用其发射了日本第一颗卫星。而后陆续研制M系列、N系列和H系列等10余种运载火箭。其中,L系列和M系列运载火箭全部使用固体推进剂发动机,目前仍在使用的有H系列中的H-2运载火箭等。

    M系列运载火箭

    M运载火箭是日本最早开发的地球低轨道运载火箭,这一类主要用于发射科学研究卫星和空间探测器,后来经过两个阶段的发展,M运载火箭形成了个系列,它的低轨道运载能力由最初的180千克发展到约2000千克。这一系列的运载火箭主要有三级和四级两种,全部使用固体推进剂发动机,尚在使用的有M352型和Ms型等。

    N系列运载火箭

    日本在目进美国德尔它运载火箭技术的基础上经过研制改造成N系列运载火箭,这系列中主要有N-1和N-2两种型号,它们均为三级火箭,1975年,N-1型火箭开始用于航天发射,但1982年停止了使用。N一2型火箭于1981年开始发射,1987年也停止了使用。

    H系列运载火箭

    H系列运载火箭分H-1和H-两种型号,H-1于1988年投入使用,1990年停止使用。H一2型是日本自行研制的运载火箭,是种二级火箭,全长50米,最大直径7.6米,起飞质量270吨,起飞推进力4050千牛,它的低轨道运载能力为10000千克,高轨道为38000千克。它的助推器都是使用固体发动机,而一级和二级使用液氧和液氢推进剂。H-2是日本当今的大型主力运载火箭,主要承担高轨道卫星的发射任务。

    俄罗斯的运载火箭

    苏联是世界上最早发展运载火箭的国家。自20世纪50年代起,陆续研制了东山号系列、联盟号系列、质子号、卫星号系列等十几种运载火箭,其中,使用最频繁的是联盟号系列运载火箭和质子号系列运载火箭,至今这两种系列运载火箭仍然承担着主要的运载任务。

    东方号运载火箭

    俄罗斯东方号系列运载火箭是世界上第一种载人航天运载火箭,它创造了多个世界第一:发射了第一颗人造卫星,第一颗月球探测器,第一颗金星探测器,第一颗火星探测器,第一艘载人飞船,第一艘无人载货飞船进步号等,它也是世界上发射次数最多的运载火箭系列。至1980年,东方号火箭总共发射了85个航天器,其中包括5艘载人飞船。

    能源号运载火箭

    能源号运载火箭为重型通用运载火箭,设计目标是应用于载人与不载人航天器、军用与民用航天器的广泛领域。能源号运载火箭只使用过两次,第二次发射将暴风雪号航天飞机轨道器送入太空。

    联盟号运载火箭

    联盟号运载火箭是两级半运载火箭,由两级构成的芯级和4台助推器组成全长49.52米,起飞质量310吨,底部最大直径10.3米,使用液氧和煤油推进剂,起飞推进力4002.5千牛,地球轨道运载能力7.2吨。芯级二级较东方号运载火箭有了明显改进,长度增加到8.1米,直径达2.66米。

    质子号运载火箭

    质子号运载火箭在苏联的航天活动中,发射最为频繁,也是目前世界上运载能力最大的火箭之一。共分二级型、三级型和四级型3种型号这系列中三级型火箭从1968年11月16日发射17吨重的质子1号卫星开始使用,后来陆续发射过礼炮号太空站,和平号太空站及国际太空站舱段等航天器。

    卫星号运载火箭

    卫星号运载火箭奠定了苏联航天运载工具发展的基础。它是用苏联P-7洲际导弹改装的火箭由一枚芯级火箭和4台侧挂助推火箭并联捆绑而成。为了控制航向,火箭另外安装了12台可摆动的小型游标发动机。火箭发射时,5台发动机同时点火工作。在飞行中,4台助推火箭先行熄火和分离,芯级发动机继续工作,直到把卫星送入轨道。卫星号运载火箭成功发射了3颗人造卫星。

    运载火箭

    2009年2月11日,俄罗斯一枚“质子-M”运载火箭搭载。“快船-AM44”及“快船-MDI”通信卫星,从位于哈萨克斯坦境内的拜科努尔发射场顺利升空。“快船-AM44”及“快船-MDI”卫星属新型通信卫星,用于更新俄罗斯现有的通信卫星系统,与之前的卫星相比,该系列卫星输出功率大,设计寿命较长。

    天顶号运载火箭

    天顶号运载火箭分二级型和三级型两种,二级型全长57米,最大直径3.9米,起飞质量45g吨,起飞推进力7257千牛,使用液氧和煤油推进剂,地球低轨道运载能力13.8吨;三级型全长61.4米,最大直径3.9米,起飞质量466吨,起飞推进力7257千牛。

    中国的火箭

    中国火箭的研制始于1956年,在中国着名的火箭专家钱学森的主持下,现代火箭的研制取得飞速发展。1964年,中程火箭试飞成功,1970年4月24日,长征1号运载火箭首次发射东方红1号卫星成功。中国航天技术迈出了重要的一步。目前,中国已经拥有了一套较完善的长征运载火箭系列,如长征系列运载火箭已形成5个系列近20个型号的群体,成为中国航天的主力运载上具。

    中国第一枚运载火箭

    长征1号是中国自行研制的第一枚运载火箭。可以说它是中国进行航天事业的元勋,它的出现奠定了长征系列火箭发展的基础。此火箭主要用于发射近地轨道小型有效载荷。它是三级火箭,火箭全长29.86米,最大直径2.25米,起飞质量81.6吨能把300千克重的卫星送入440千米高的近地轨道。1970年4月24日,东方红1号卫星就是由它送人预定轨道的,从此揭开了中国航天活动的序幕。

    长征1号系列运载火箭形成

    长征1号的成功研制,为中国最早期的运载火箭奠定了基础,经过多年的努力,长征1号系列运载火箭主要用于发射的有效载荷对象是地球低轨道小型卫星,目前可承担蓬勃发展的小卫星的发射任务。如长征1号D运载火箭在长征1号基础上得以改进现在可以发射各种低轨道卫星。

    长征2号系列运载火箭

    长征2号系列运载火箭主要有长征2号c、长征2号D、长征2号E等型号,这一系列是中国运载火箭的中坚力量,也是中国运载火箭发展的基石,它承担了中国全部地球低轨道卫星的发射任务,目前仍然在频繁使用。

    长征3号系列运载火箭

    长征3号系列运载火箭是在长征2号系列运载火箭基础上增加第3级而发展起来的三级运载火箭。由于各型号不同其主要发射任务也不同,一般都要承担地球高轨道卫星的发射任务,主要型号有长征3号A长征3号B长征3号c等。

    中国有了大火箭

    长征5号运载火箭是研制中的中国新一代运载大火箭,它的研制最终将实现近地轨道运载能力达到25吨,地球同步转移轨道运载能力达到14吨。可发射20吨级长期有人照料的空间站、大型空间望远镜、返回式月球探测器、深空探测器、超重型应用卫星等。这将大大提升了中国的航天运载能力,将使中国航天能力提升到一个新的阶段。

    长征4号系列运载火箭

    长征4号系列运载火箭在风暴号的基础上,主要是增加了第三级,构成了三级运载火箭,主要承担中轨道卫星的发射任务。长征4号系列运载火箭的起始型号是与长征2号运载火箭相近的风暴号运载火箭。风暴号于1972年首次发射后来到1982年就停止使用了。长征4号系列运载火箭主要有长征4号A,长征4号B等。它们主要承担发射太阳同步轨道卫星的任务。

    火箭燃料

    火箭从点火到直冲云霄仅仅几十秒的时间,带着似乎要撕裂天地的巨响,一头钻入了厚厚的云层,消失得无影无踪。那么,火箭是用什么燃料来产生如此巨大的能量呢?从中国古代的黑火药到今天不断改进的液体推进剂,火箭的燃料发生了翻天覆地的变化。

    火箭发动

    火箭是依靠火箭发动机向前推进的,其最大特点是:自身既带燃料,又带氧化剂,靠氧化剂来助燃,不需要从周围的大气层中获取氧气,所以它不但能在大气层内,也可在大气层之外的宇宙真空中工作。这是任何空气喷气发动机都做不到的,目前发射的人造卫星月球飞船以及各种宇宙飞行器所用的推进装置,都是火箭发动机。

    火箭推进剂

    人们通常将火箭燃料称做火箭推进剂,所谓推进剂就是燃料(燃烧剂)加氧化剂的台称。现代火箭推进剂主要分固体推进剂和液体推进剂两大类。

    火箭的推进方式

    火箭的推进方式是直线向上的。高温气体向个方向喷射,火箭向反方向移动,与喷气发动机使用空气中的氧气来燃烧不同,火箭发动机需要自己携带氧气。燃料和氧气装在分隔的舱室内,然后再泵入一个燃烧室混合并燃烧。

    固体火箭

    依靠固体推进剂的火箭被称为固体火箭。它和液体火箭最大的区别是没有推进剂储存箱。固体火箭的内部充满了固体燃料,在燃料箱的中间有条狭窄的空间,叫燃烧室。在燃烧室内固体推进剂可以从上到下地均匀燃烧从而使燃料产生最大功率。

    固体推进剂

    火箭的固体推进剂一般只用在第一级火箭上,这种固体的推进剂又可以称为火药。固体火箭的结构相对来说比较简单,当固体推进剂放入火箭之后,可以保存相当长的时间,火箭可以随时点火发射。但是固体燃料会占据火箭内部大量的空间,一旦被点燃,中途无法停下来,燃烧也特别剧烈。

    液体推进剂

    液体推进剂能量大,产生的推力大,而且比较容易控制,燃烧时间较长,因此成为运载火箭的主要燃料。但是和固体推进剂相比,液体推进剂有一个明显的不足:这些液体推进剂都是液态的,不易储藏,需要在零下200撮氏度左右的环境中保存,否则就会汽化,因此对它的保存技术要求很高。使用它们的火箭,燃料都是临时注入的,所以液体火箭中会多一个推进剂储存箱。

    液体燃料

    可以做液体燃料的物质有很多,它既可以是单纯物、化合物,也可以是混合物。常用的液体推进剂有液氧、四氧化二氮、硝酸、液氢、偏二甲肼、一甲基肼、肼、过氧化氢和碳氢化合物等。混合物的组合有酒精和液态氧、煤油和液态氧或者液态氢和液态氧等。推进剂除了要求有高的能量外,还必须具有冰点低、沸点高、密度大、毒性小、点火与燃烧性能好等特点。

    固液燃料

    由于不论是固体火箭发动机还是液体火箭发动机,在各具优点的同时,也各有一定的缺点,因此科学家近来致力于开发一种新型的推进剂——固液火箭推进剂。与液体推进剂和固体推进剂相比,它具有高安全性,高可靠性和低成本等特点,是目前火箭推进剂的一个发展方向,有着广阔的发展前景。

    火箭发射场

    要成功地发射火箭,还必须有地面发射设备和发射设施。早期的火箭发射场基本是果用导弹发射场,后来有了专门的火箭发射场。日前,世界上已有17座拥有一定规模的航天发射基地。

    发射场须靠近赤道

    在选择发射场时,尽量选择低纬度地区,最好选择在赤道附近,因为这样可使火箭发射后得到地球自转赋予的向东的初速度,提高运载能力。目前,国际上公认理想的发射场是设在南美洲圭亚那库鲁的发射场。该发射场的纬度为南纬5度,由欧洲有关空间机构管理。世界着名的发射场有美国佛罗里达州的卞纳维拉尔角肯尼迪航天中心,哈萨克斯坦的拜科努尔航天发射中心,中国的酒泉卫星发射中心等。

    选址条件

    1.交通:要邻近工业区,以便交通。

    2.人口密度:要远离人口稠密的地区,以防止发射失败后所造成的人员和财产的损失。

    3.天气:雷雨少、湿度低、风速低、温差变化不大的地方,以免仪器受到湿度的影响(生锈等问题)。

    4.水源:要有丰富的水源,为仪器降温。

    5.地点:应尽量靠近赤道的低纬度地区,因为飞船的航道都是在赤道的附近。

    6.地势:要地质坚实,又要平坦广阔,更要有良好的布局和发射条件。

    海上发射

    与地面发射场相比,从海上平台发射运载火箭具有多种优势。首先能够灵活选择发射地点,而且在海上发射时,周围没有居民点,火箭落区的选择范围较大,从而可使多级火箭的设计更加优化,进步提高火箭的运载能力;其次,发射地区的安全问题,污染问题也可降到最小程度。1999年10月19日,乌克兰研制的“天顶”3号运载火箭在海上平台首次进行了商业发射,顺利地将美国一颗重达3.45吨的直播电视卫星送入预定轨道。

    肯尼迪航天中心

    位于美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心,1947年被辟为火箭试验发射场。它南北长56千米,东西宽20千米,濒临大西洋,地理条件优越,是各种航天器理想的发射场所。该中心包括技术阵地和发射阵地两大部分。在技术阵地建有火箭及卫星、飞船组装检测厂房。特别引人注目的是装配大楼,其容积360万立方米,高160米,楼内备有各种先进的测试仪器和显示,记录设备。发射阵地建在5千米外,拥有发射控制中心和发射台整个航天中心有23个发射阵地,其中着名的39号发射阵地有A、B两座发射台,许多大型航天器大都从这里飞出地球,如美国第一颗人造卫星、第一架航天飞机都是从这里启程的。

    拜科努尔航天中心

    始建于1955年的拜科努尔航天中心位于莫斯科东南2100千米的哈萨克斯坦的丘拉坦沙漠地带。这里地势广阔装备优良。世界上第一颗人造卫星、第一架载人飞船与后来的“联盟”号系列载人飞船“礼炮”号和“和平”号空间站,以及“月球”号、“金星”号。“火星”号空间探测器和部分人造卫星也都是从这里发射进入太空的。

    中国第一个卫星发射场——酒泉卫星发射中心始建于1958年,位于甘肃酒泉市东北。这里地理位置优越,一年中适合航天发射的天数高达320天,是发射载人航天器的理想场所。酒泉卫星发射中心发射了我国第一枚导弹、第一枚导弹核武器、第一支火箭和第一颗人造地球卫星等等。在中国已成功发射的卫星中,有三分之二是从酒泉卫星发射中心发射上天的。

    火箭升空

    当运载火箭由制造厂运抵发射场后,各部门的发射准备工作就开始全面启动了,包括运载火箭的检查、测试、转运、加注推进剂、发射程序制定与数据的计算、点火发射、跟踪测量、安全控制、指挥通信、地面勤务保障等多力而的工作。当倒计时开始“10、9、8……3、2、1”到“发射!”火箭腾空而起……这其中凝聚着许多人的心血,因为运载火箭的发射是一项综合性的系统工程,它需要各方面人员的共同协作。

    火箭发射准备

    运载火箭首先进人技术准备区的专用厂房。在这里对火箭上的仪器设备进行全方位的检测;台格后再转运到发射区,并将其竖立在发射台上再次进行检测;检测结束后,向运载火箭加注推进剂,并进行瞄准定位,随后发射工作进入倒计时阶段。

    垂直发射

    众所周知,火箭的体积和重量是非常大的。火箭想要飞上太空,需要很大的动力,而火箭能携带的燃料也是有定标准的。如果火箭不是垂直发射而是倾斜发射的,那么火箭就一定要在倾斜的发射架上滑行非常长的距离,才能获得足够的起飞力量,这会多消耗很多能量,并且要有很长的发射架;加上火箭飞行中所受的空气阻力和大气的密度压力、温度有直接联系,而空气的因素又随高度的不同而发生变化。所以,垂直发射能够使火箭尽快地穿过浓密的大气层而进入高空飞行,以降低能量的消耗。如此可知,垂直发射火箭是最合理的发射方法。

    发射窗口

    允许航天器发射的时间范围,叫做发射窗口,用运载火箭发射航天器,不是任何时候都可以进行的,要有年份、月份、日期和时刻的选择。比如,哈雷彗星以76年为周期回归,哈雷彗星探测器应建在其回归太阳系的几个连续年份中发射,火星与地球的汇合周期为780天。火星探测应在火星与地球汇合前后连续的几个月份中发射;有些航天器必须在某个月内连续的几天中发射;由于工作条件和轨道要求以及气象的限制,有些航天器必须在某日内某个时刻到另一个时刻内发射。

    1小时准备

    运载火箭的倒计时由发射窗口所确定的发射时间之前1个小阳开始,叫做1小时准备,然后是30分钟准备,15分钟准备,5分钟准备,1分钟准备,最后是从10开始倒数至1,运载火箭点火起飞,采用低温推进剂的运载火箭,由于低温推进剂极易蒸发,必须严格控制推进剂加注后的时间,因此常提前到离发射时间4~7小时就开始进入倒计时阶段。

    火箭发射过程

    倒计时数到1,一切准备就绪后,火箭一级发动机及4个助推器同时点失,火箭升空;100秒之后,火箭达到70千米,第一级火箭的燃料燃尽,火箭一级二级分离;在第二级火箭加速飞行的时候火箭冲出大气层;之后,火箭依靠惯性和地球引力继续飞行,第三级火箭点火加速飞行,将飞船送入轨道,火箭的任务结束。

    火箭升空前

    用运载火箭发射航天器,火箭起飞以后,出现任何故障,部不可能像汽车、火车、轮船那样停下来修理,也不可能像飞机那样有可能返回地面修理。因此,火箭发射是一件十分复杂和细致的工作,必须做好充分的准备。

    火箭发射前应做的准备

    发射准备分为两个阶段。先是在测试区进行技术测试,就是对经过水陆、空运的或贮存的火箭组件,察看外表有没有机械损伤或松动等情况:然后把一些没有装配上去的仪器设备装上去,接着一部分一部分地进行全面仔细严格的检查测试,考核各种仪器设备的性能,如有问题,找出原因,及时排除或调换;最后把整枚火箭装配起来,在水平状态进行性能检查和试验。

    技术测试完全通过后,将火箭(全箭或分段)从停放支架车上转移到公路运输车上,运往发射区。运送过程中要特别注意安全,车速不能高,转弯半径不能太小,必须实行交通管制,避免任何交通事故,如果是较长距离的运输,还要不时地停车检查。

    火箭运到发射区后,还要进行发射测试。先用塔式起重机和火箭翻转吊具,将火箭或整箭竖立,或逐级垂直在对接发射台上。发射台上面是脐带塔和勤务塔,它们把火箭抱在中间。脐带塔使火箭上的电、气、液设备通过管线与地面有关设备相连。勤务塔则是工作人员对火箭进行测试的地方。首先利用发射台和瞄准设备,对火箭的方位和垂直度进行粗瞄准。然后接通电源气源和液体输送管路。接着对各种仪器设备进行测试检查,如果一切符合要求,则断开电源。这时液体火箭开始向各级推进剂箱加注推进剂,并给推进剂贮箱的增压设备等充气。最后对火箭的方位和垂直度进行精细的瞄准。一切符合要求后撤离环抱火箭的塔架。然后进行临射检查、高温、高速或有毒的火箭喷焰,通过深深的导流槽引开,并用大量水流冲洗。

    到此为止,在任何一步检查测试中发现问题,都必须中止发射准备工作。在临射检查中,确定各分系统和全箭无任何问题后,发射控制室向各外测和遥测站下达时间统一指令,最后由指挥员下达发射点火指令。

    被发射的航天器的发射准备工作,与运载火箭的发射准备同步。两者联接起来后也要进行严格的检查测试。

    虽然经过了上述严格的检查测试但在火箭起飞后,仍难免发生故障。为了不使火箭和航天器坠地,造成重大的生命财产损失,或不致造成技术机密的泄漏,火箭航天器必须通过自身的安全自毁设备,自动地或由地面控制人员下达指令炸毁。

    一般的运载火箭按什么程序飞行?

    运载火箭不管发射什么样的航天器都是垂直竖立在发射台上,从火箭发动机点火到航天器与火箭分离、航天器入轨,一般都要经过以下工作程序:点火起飞;垂直飞行;开始程序转弯;按导弹程序飞行;逃逸塔分离;助推器分离;一、二组分离;第二级继续按程序飞行;整流罩分离;二级助发动机关机;在游动发动机推动下继续飞行,达到关机特征量(航天器入轨所需要的条件)后,二级游动发动机关机;飞船与火箭分离;飞船入轨。

    火箭的级间分离技术

    所谓级间分离技术是将联结成一个整体的多级火箭按预定程序进行分离的技术。想弄清多级火箭的分离,就需要先了解多级火箭的联结。

    目前,世界各国的运载火箭多数为二级或三级,少数为四级。原因是目前单级火箭的最大速度超不过每秒7千米这无法将航天器送人地球轨道。因而只能采用多级火箭,如同接力赛跑,逐级加速,才能把航天器送人地球轨道。

    多级火箭的联结有串联、并联、混合三种形式、如果火箭的各级是首尾相联,那就是串联式联结,各级箭身挨着芯体周围联结,则为并联联结;而混合联结就是串、并联兼有。

    多级火箭的每一级,实际上都是能够独立工作的单级火箭。它们有各自的发动机(一台或数台)、控制系统的部分仪器(可分离掉的)、推进剂系统、控制稳定飞行的执行机构等。在火箭的最下面一级称为第一级,依次向上,分别为第二级和第三级。由于这些级好像整个火箭中的“孩子”,所以,也称相应的级为“第一子级”,“第二子级”……

    为了联结和分离的方便,有些火箭还有级间段。各级的联结般采用爆炸螺栓、爆炸索、定位销等联结件。火箭飞行过程中,各级按程序指令启动,关闭发动机,然后依次把它们抛掉,从而降低用于继续加速所需的能量消耗。

    多级火箭的分离既不能过早,也不能过晚,更不允许该分离而不分离。这就要求它的分离要及时、准确、可靠安全。火箭的分离常有热分离和冷分离两种办法。

    热分离的基本程序是:启动第二级发动机,关闭第一级发动机,起爆炸断联结件。显然,这种分离主要靠第二级火箭发动机的燃气流使第一级断开结合部之后减速,同时又使第二级在启动之前受到轴向过载作用而保证启动的可靠性,因而十分简便。不过,在分离时第二级要受到较大的扰动,并且消耗的推进剂也会有所增加。

    冷分离又称减速分离。它的分离指令程序一般是:级间联结件爆破断开启动第一级的制动火箭或其它制动装置,之后再启动第二级的火箭发动机。在这种情况下,级间分离机构的组件少,也较轻,工作过程不会受到很大的轴向、侧向、振动等作用力的影响,分离平稳。但是这种分离方式对于控制系统的精度要求很高。

    当级间的联结件解锁时,第二级发动机点火产生加速,第一级受制动力作用而减速。于是,在这两级之间就形成了个“安全距离”。

    第一级的制动力,可以用安装制动火箭或反射喷管等装置来产生,它们适时投入工作后,可避免第一级受发动机后效推力作用追上第二级所引起的碰撞,保证分离之后第二级飞行的稳定性。

    中国的火箭

    目前各种型号的中国火箭有:长征一号,是我国第一枚三级运载火箭:长征二号,属于两级液体运载火箭;长征二号E即长征二号捆绑火箭,是中国第一枚推力捆绑式(也叫集柬式)运载火箭;长征三号,是以“长征二号丙”为原型加氢氧第三级组成的三级运载火箭;“长征三号甲”是为发射新一代通信广播卫星而研制的新型运载火箭;长征三号乙,是我国自行研制、目前运载能力最大的新型捆绑式运载火箭;风暴一号,属于两级运载火箭:长征四号是一种多用途三级常温推进剂运载火箭。

    火箭遥测系统

    神舟六号载人航天工程顺利实施,从电视画面中,我们看到火箭与飞船在地面控制中心的指令下准确地完成了各种规定动作,从火箭点火升空直到航天员顺利返回。这些控制指令的下达与箭船执行情况的判定,都少小了被称为航天遥测遥控技术及设备获得的各种数据、参数来提供保障。

    中国航天时代电子公司旗下的704所,作为我国遥测技术的中心研究所为航天员飞天的交通工具一火箭和飞船梳理着敏感的“神经”。

    应急记录器就是俗称的黑匣子。它能抗大冲击,耐上千摄氏度的高温,还不怕海水浸泡,这也是我国自主研制成功的第一个航天用黑匣子。此外,神舟六号飞船遥测系统中的图像系统,是我国火箭发射史上第一次将图像测量系统安装于火箭上的新技术。它是神舟五号飞船之后的又一次重大技术状态的变更。其在我国自主研发后第一次使用通过图像显示可获取火箭在飞行过程中更多的信息,进一步提高了载人航天飞行试验的可靠性。

聚合中文网 阅读好时光 www.juhezwn.com

小提示:漏章、缺章、错字过多试试导航栏右上角的源
首页 上一章 目录 下一章 书架