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火箭的发射原理

航空和航天

航空和航天是当今人类认识和改造自然过程中最活跃，最有影响力，也最有发展前途的科学

和技术领域，是人类文明高度发展的重要标志，

也是衡量一个国家科学和技术水平，以及综合实力的重要标志。

航空

航空是指载人或不载人的飞行器在地球大气层中的航行活动。航空活动的范围主要限于离地

面30公里的大气层内。在大气层中航行的飞行器

（航空器），只要克服自身的重力就能升空。比空气轻的航空器，如气球、飞艇，用空气静

力升空；比空气重的航空器，如飞机、直升机，

则要利用空气动力才能升空，风筝也是利用空气动力升空的一种最原始的航空器。可见，航

空离不开地球的大气圈，也摆脱不了地球的引力

作用。

航天

航天是指载人或不载人的飞行器在太空的航行活动，也叫做空间飞行或宇宙航行。航天包括：

环绕地球的运行、飞往月球或其它星球的航行

（包括环绕某一天体运行、从其近旁飞过或在其上着陆）、行星际空间的航行及飞出太阳系

的航行。可见，航天活动的范围要比航空活动的

范围大得多。一类在太阳系内的航行活动叫做航天；一类，在太阳系以外的航行活动叫做航

宇。

航天不同于航空，航天要在极高真空的太空以类似于自然天体的运行规律飞行。因此，航天

首先，必须有不依赖空气，且具有巨大推力的运

载工具——火箭。

火箭的概念和原理

火箭是一种依靠火箭发动机喷射工作介质产生的反作用力推动前进的飞行器。

火箭的飞行原理是它借助了物体的反作用力，就像一只充足气体的气球，当我们把它从手中

放开后，气球内的气体便顺着气球的气嘴喷出，

同时气球向前冲去。因自身携带氧化剂，用不着像飞机那样依靠大气中的氧，所以火箭可以

飞出大气层，在真空条件下飞行。

火箭的三大系统

运载火箭是将人造卫星、宇宙飞船、空间站和宇宙探测器等航天器送入太空的运载工具，

是人类一切航天活动的基础。它主要包括三大

系统：动力系统、结构系统和控制系统。

动力系统即火箭发动机系统，是火箭的动力装置，堪称火箭的心脏。它依靠推进剂在燃

烧室内燃烧，形成高温高压燃气，通过喷管高速

排出后产生反作用力推动火箭前进。火箭发动机按使用推进剂的类别分为液体火箭发动机、

固体火箭发动机、固液混合式火箭发动机三种。

结构系统通常称为箭体结构，它是火箭的躯体，用于连接火箭所有结构部段，使之成为

一整体，具有良好的空气动力外形和飞行性能。

控制系统是火箭的大脑和神经中枢。火箭发射后的级间分离、俯仰偏航、发动机关机与

启动、轨道修正和星箭分离等一系列动作，都依

靠控制系统完成。

推进剂——发动机的“食粮”

火箭发动机使用的燃料称为推进剂，堪称火箭发动机的“食粮”。目前，各国研制的运载火

箭多使用化学燃料推进剂。化学燃料推进剂可根

据物理形态分为液体推进剂和固体推进剂两类，根据性质可分为可贮存推进和低温推进剂。

可贮存推进指在常温下可以长期在火箭推进剂贮

箱中贮存的推进剂，如硝酸和煤油等。低温推进剂指在常温下沸点低的推进剂，如昭液氧、

液氢等。

随着航天技术的发展以及环保和人体健康要求的日益提高，火箭主发动机目前正朝着采用无

毒、无污染的液氢、液氧和液氧、煤油推进剂的

方向发展。

固体火箭发动机

固体火箭发动机是最简单的一种化学火箭发动机，它所携带的固体推进剂主要由燃料和氧化

剂组成，通常制成具有一定几何形状的红柱，贮

存在被叫做燃烧室的半封闭容器中（图）。

为了点燃药柱，在燃烧室头部安装带有安全机构的点火装置，通电点火后，燃烧室中的药柱

被点燃，并持续燃烧，产生高温、高压的燃气

（工质），此时，固体推进剂的化学能转变为热能；燃气通过燃烧室尾部的拉瓦尔喷管以高

速排出，从而产生推动火箭前进的推力，此时的

热能转变为动能。

与液体火箭发动机相比，固体火箭发动机由于不需推进剂输送系统，推力室无需强制冷却，

因此结构简单，没有活门、喷注器、涡轮泵、燃

气发生器等部件。由于这个特点，它的可靠性较高，操作简便。另外，固体发动机能够长期

贮存。固体火箭发动机的缺点是：比推办较低，

工作时间较短，不易调节推力和多次启动。

固体火箭发动机由药柱、燃烧室、喷管和点火装置等组成。固体推进剂常常被制成不同

的形状，称为药柱，在推进剂相同的情况下，固

体火箭发动机的推力由药柱的燃烧面决定。

固体火箭发动机的喷管具有将推进剂放出的热能转换成推进用的动能的作用，因为它不像液

体发动机那样采用冷却措施，所以一般采用合金

钢或高温玻璃钢等抗高温材料制成，并采用烧蚀等技术进行保护。一台固体火箭发动机可以

设计成一个喷管，也可以设计成几个。喷管有固

定的，也有可动的，可动