火運載箭的儀器艙是干什麼的
⑴ 運載火箭箭體結構如推進劑貯箱.儀器艙等主要是用什麼材料製成的:
鋁合金
⑵ 火箭殼和儀器艙
C 設儀器艙質量為 mg ,火箭殼質量2 mg ,分離後儀器艙的速度為 v 1 ,火箭殼速度為 v 2 ,根據動量專守恆定律,屬3 m ×7.6= mv 1 +2 mv 2 ,且 v 1 - v 2 =0.9,解得 v 1 =8.2km/s,C對。
⑶ 運載火箭箭體結構的各部分都起什麼作用
液體運載火箭的箭體主要由推進劑貯箱、儀器艙、推力結構、尾段和尾翼、有效載荷整流罩等組件組成。
推進劑貯箱佔了箭體很大一部分空間,它用來存貯推進劑。採用雙組元推進劑的火箭有兩個貯箱,一個裝氧化劑,一個裝燃燒劑。如用單組元推進劑,有一個貯箱就夠了。目前大多數運載火箭的推進劑貯箱,不但用來存貯推進劑,而且是箭體承力結構的一部分。推進劑貯箱要求密封,裝上推進劑後不允許有泄漏。目前常用的材料為可焊的鋁合金。用作推進劑貯箱的材料必須與存貯的推進劑相容。所謂相容,就是兩者能和平共處:一方面材料能抗推進劑的腐蝕,另一方面材料對推進劑不起物理化學作用,不使推進劑的化學成分或品質發生變化。貯箱一般為圓筒形,前後有兩個箱底,中間為圓柱形的殼段,用焊接方法把兩個箱底與殼段漢城一個圓筒形容器。有的運載火箭為縮短整個火箭的長度,把氧化劑箱與燃燒劑箱連成一個整體,中間用一個共用的箱底(稱為共底)隔開;有的則採用像救生圈一樣的環形貯箱。在兩個獨立的圓筒形貯箱之間有一個連接段,叫做箱間段。利用箱間段的空間可安裝一些儀器或設備,安全自毀系統的爆炸裝置常放在這里。
儀器艙是集中安裝控制系統和其他系統的儀器、設備的艙段。目前運載火箭的儀器艙常安排在箭體靠前端部位,這里離發動機較遠。振動小,對儀器設備有利。
推力結構是用來安裝發動機並把推力傳給箭體的承力組件,常見的推力結構有構架式結構與半硬殼式結構兩種型式。構架式推力結構又叫發動機架。
尾段在箭體的最後部位,所以稱尾段。它不僅是個發動機艙,而且在整個火箭豎立在發射台上時起到支撐作用。有的運載火箭在尾段外面還裝有尾翼,有的則沒有,尾翼起穩定火箭飛行的作用。可以根據運載火箭在大氣層內飛行時箭體氣動穩定狀態,在控制系統方案設計時決定要不要安裝尾翼。
串聯式多級火箭在級與級連接的部位還有一個級間段,它是級與級分離的部位。級與級之間分離有兩種狀態,一種叫熱分離,就是上面一級火箭先點火,然後兩極之間再分開;一種叫冷分離,就是兩極之間先分開,然後上面一級火箭再點火。採用熱分離的火箭,其級間段常採用構架式結構,便於在分離前,上面級發動機的火焰可以順暢排出。
⑷ 運載火箭的最後一級以7.6km/s的速度飛行,這一級火箭由一個質量為150kg的儀器艙和一個質量為300kg的火箭
設分離後火箭殼的速來度為源v,則儀器艙的速度為0.9+v,
根據動量守恆定律得,
(m1+m2)v0=m1(0.9+v)+m2v,
代入數據解得v=7.3km/s.
所以分離時儀器艙的速度為7.3+0.9km/s=8.2km/s.故C正確,A、B、D錯誤.
故選:C.
⑸ 火箭構造
火箭的基本組成部分有推進系統、箭體結構和有效載荷。有控火箭還裝有制導和控制系統,有時還可根據需要在火箭上裝設遙測、安全自毀和其他附加系統。 推進系統是火箭飛行的動力源。固體火箭的推進系統就是固體火箭發動機。液體火箭的推進系統包括發動機、推進劑貯箱、增壓系統和管路活門組(見飛行器推進系統)。 箭體結構的作用是裝載火箭的所有部件,使之構成一個整體。通常固體火箭發動機的殼體和液體火箭的箱體構成箭體結構的一部分。除此之外,還包括尾段、級間段、儀器艙結構和有效載荷整流罩等部分。箭體結構應有良好的空氣動力外形。在完成相同功能的前提下,箭體結構的重量和體積越小越好。減輕箭體結構重量的途徑,除設計技巧和工藝方法外,結構型式和材料的選擇也很重要。 有效載荷是火箭所要運送的物體。火箭的用途不同,有效載荷也不同。軍用火箭的有效載荷就是戰斗部(彈頭)。科學研究用的火箭的有效載荷是各種研究儀器。運載火箭的有效載荷則是人造衛星、載人和無人飛船或空間探測器等航天器。
目前,世界各國已研製出的運載火箭就達幾十種,它們把各種航天
器送入預定的空間軌道,以完成各種任務。其中,巨型運載火箭質量達
二三千噸,能把上百噸重的載荷送上太空。
現用於航天器發射的火箭大多是三級火箭。它們主要由箭體結構、
推進系統、制導系統三大部分組成。
箭體結構的主要功能是安裝與連接有效載荷(衛星、宇宙飛船)、
儀器設備和動力裝置,以及貯存推進劑等,以構成一個結構緊湊、外形
具有良好的空氣動力特性的整體。有效載荷在火箭的頂部,在外面設有
整流罩,主要是用來保護有效載荷,它在火箭飛出大氣層後即被拋棄。
推進系統可為火箭飛行提供動力,由發動機和推進劑輸送系統組成。
目前,運載火箭上使用的火箭發動機均為化學火箭發動機。而化學火箭
發動機又有固體火箭和液體火箭之分。運載火箭大多採用液體推進劑,
例如,第一、第二級可用液氧和煤油作推進劑,末級則使用液氧和液氫
作推進劑。推進系統能產生強大的推力,使運載火箭達到預定的速度,
從而把衛星、宇宙飛船等有效載荷送入太空。
制導系統的作用是實時測量和控制火箭的飛行姿態、位置和速度,
以保證火箭姿態穩定,使火箭能按預定路線飛行,並控制火箭發動機關
機,使衛星等航天器精確地進入軌道。制導系統的儀器大多安裝在火箭
的儀器艙內。
在1964 年6 月29 日,中國就成功地發射了自行研製的第一枚液體
火箭。運載火箭系列名叫「長征」。現在,「長征」系列運載火箭不僅
可以承攬國內外衛星的發射業務,還具有可以發射其他大型航天器的能
力。
⑹ 求儀器艙和火箭速度
設分離後火箭殼的速度為v,則儀器艙的速度為0.9+v,
根據動量版守恆定律得權,
(m 1 +m 2 )v 0 =m 1 (0.9+v)+m 2 v,
代入數據解得v=7.3km/s.
所以分離時儀器艙的速度為7.3+0.9km/s=8.2km/s.故C正確,A、B、D錯誤.
故選:C.
⑺ 運載火箭有哪些用途
由多級火箭組成的航天運輸工具。用途是把人造地球衛星、載人飛船、空間站、空間探測器等有效載荷送入預定軌道。是在導彈的基礎上發展的,一般由2~4級組成。每一級都包括箭體結構、推進系統和飛行控制系統。末級有儀器艙,內裝制導與控制系統、遙測系統和發射場安全系統。級與級之間靠級間段連接。有效載荷裝在儀器艙的上面,外面套有整流罩。
許多運載火箭的第一級外圍捆綁有助推火箭,又稱零級火箭。助推火箭可以是固體或液體火箭,其數量根據運載能力的需要來選擇。推進劑大都採用液體雙組元推進劑。第一、二級多用液氧和煤油或四氧化二氮和混肼為推進劑,末級火箭採用高能的液氧和液氫推進劑。制導系統大都用自主式全慣性制導系統。在專門的發射中心(見航天器發射場)發射。技術指標包括運載能力、入軌精度、火箭對不同重量的有效載荷的適應能力和可靠性。
⑻ 火箭的結構組成都有什麼
我們知道,火箭種目繁多,不可一一列舉。在此,我們只重點介紹航天運載火箭的結構和組成,並且只以化學能火箭為主要介紹對象。
事實上,運載火箭主要包括動力系統、控制系統、殼體及結構系統、有效載荷系統四大部分。那麼,它們都有什麼功用呢?下面作一一介紹。
火箭發動機動力系統
火箭發動機是使火箭具有強大推力的動力系統。它包括主動力系統和其他輔助動力設備。如果從燃料形式不同來分,則有固體(推進劑)發動機、液體(推進劑)發動機、固液混合(推進劑)發動機。這里所說的推進劑只包括燃燒劑和氧化劑兩部分。這三種推進劑的火箭發動機結構是不同的。
固體火箭發動機
固體火箭發動機通常由燃燒室、噴管和點火裝置等組成。燃燒室是放置固體推進劑葯柱的場所,燃燒室的後部連接噴管,噴管可以是一個,也可以是多個。而點火裝置則是由電爆管、點火葯和殼體結構組成,它實際上也是一個小型的固體發動機。點火裝置按照不同的點火要求,可以安裝在發動機的頭部、葯柱的中部或尾端。當發動機工作時,先通電使電爆管爆炸,引燃點火葯,然後由點火葯點燃存放在燃燒室內的葯柱,葯柱燃燒產生的燃氣流通過噴管高速噴出而產生推力。
固體火箭發動機結構較簡單,工作可靠,葯柱可長期貯存於燃燒室內,但效能較低,工作時間短,不易多次啟動,而推力大小、方向的調節也比較困難。
液體火箭發動機
液體火箭發動機一般由推力室、推進劑供應系統和發動機控制系統組成。
推力室是發動機中產生推力的那一部分,它由推進劑噴注器、燃燒室和噴管組成。對非自燃推進劑來說,還有點火裝置,如火花塞等。推進劑由噴注器噴入燃燒室,經霧化、混合、燃燒,形成3000℃—4000℃的高溫和幾十兆帕的高壓燃氣,在噴管內迅速膨脹,以每秒數千米的速度高速噴出而產生推力。
而推進劑供應系統則是把液體推進劑從貯箱輸送到推力室的系統,這就好比是人的心血管系統一樣,構造十分復雜。它有擠壓式和泵壓式兩種。對現代大型火箭來說,主要是泵壓式(包括泵、渦輪、傳動機構和渦輪啟動系統等)。
推進劑是靠高速轉動的渦輪泵送到推力室的。因此,渦輪泵常常被說成是火箭的心臟。而發動機要工作,必須先讓渦輪泵轉動起來,這就是渦輪啟動系統的任務。渦輪啟動系統就像是心臟起搏器一樣。渦輪啟動系統的種類很多,現以燃氣發生器的啟動裝置為例,來說明推進劑供應系統的工作原理和過程。
燃氣發生器是如何點火使推進劑燃燒的呢?工作過程是這樣的:燃氣發生器包括火葯啟動器和電爆管。電爆管通電後爆炸,引起火葯爆炸,產生低溫燃氣,進而吹動渦輪葉片,渦輪帶動泵旋轉,轉動起來的泵將推進劑的一部分送進燃氣發生器,而另一部分則送進推力室。進入燃氣發生器的推進劑燃燒生成高溫高壓燃氣,驅動渦輪泵以更高的速度旋轉,將大量的推進劑輸送到推力室燃燒,進而產生推力。
而發動機控制系統的作用是控制發動機的啟動、點火和關機(即熄火)等工作程序,控制推進劑的混合比例,控制推力的大小和方向等。
其工作程序控制由按事先設計好的程序打開和關閉發動機供應系統的閥門來完成。
而推進劑的混合比例和推力的大小,則通過發動機上特有的裝置和方法來控制。
推力方向控制早期採用石墨做成的舵來進行。它安裝在噴管的排氣出口,像船舶的舵那樣,通過改變噴氣流的方向來調整推力方向。目前,一般採用搖擺發動機,即通過發動機的偏轉來調整推力方向。石墨舵偏轉和發動機的搖擺,都是由火箭的控制系統發出命令,通過一個叫做液壓伺服機構的裝置來完成的。
固液混合火箭發動機
這種火箭發動機一般是由放置固體燃料(或氧化劑葯柱)的燃料室、噴管和貯放液態氧化劑和燃燒劑的貯箱以及液體推進劑組分供應系統所組成。
當發動機工作時,可以是固態、液態推進劑組分相互接觸時自燃點火,也可以像固體發動機那樣安裝一個火葯點火器。液體推進劑組分的供應則用壓縮氣體或燃氣渦輪泵來供應。
上述三種發動機,不論是哪種類型,要提高其性能,主要是提高發動機的噴氣速度。因此,最重要的是選擇高性能的推進劑。同時要優化發動機設計方案,在盡量減少發動機自重的同時,提高推進劑的比沖值(即能量效應)。
火箭飛行控制系統
火箭飛行控制系統是運載火箭的「智能」部分,好比是火箭的眼睛、大腦和手腳。通常它是由制導系統、姿態控制與電源配電組成的火箭飛行控制系統和設置在地面的測試檢查及發射控制系統組成。
制導系統
制導系統由慣性平台和計算機組成,用於控制火箭發動機准時點火、關機和火箭各級的分離,使火箭能按預定軌道飛行和確保有效載荷的入軌精度。
姿態控制
姿態控制用於糾正火箭在飛行過程中的俯仰、偏航和滾動誤差,保持火箭以正確的姿態飛行,並實施定向和防流星碰撞。在動力飛行段,姿態控制通過慣性平台速率陀螺—數字控制器—伺服機構連續控制方案來實現;而在慣性飛行段,姿控系統則通過裝有小型單組元推進劑發動機的開關控制方案來實現。
電源配電系統
電源配電系統的作用,一是給控制系統的儀器儀表供電和配電;二是按火箭飛行的先後工作程序發出時間順序的命令;三是控制火箭工作狀態的變化。
火箭測控系統
火箭的制導控制和姿態控制等是由測控系統來實施指揮的。
飛行控制系統主要由測試儀表(陀螺儀、加速度表等)、中間裝置(電子計算機等)、執行機構(中磁閥門、電爆器材、姿態噴管、發動機伺服機構等)和電源配電裝置(電池、二次電源、配電器等)組成。
其中,測量儀表好比是火箭的「眼睛」,它能隨時監視運載火箭飛行路線是否對頭,飛行姿態是否正確,並及時發出糾偏信號;中間裝置則是火箭的「大腦」,它接到測量儀表發來的各種糾偏信號後,立即進行計算和綜合處理,並將信號放大後傳送給執行機構;執行機構接到中間裝備傳來的命令後,把電信號轉變成一種相應的機械運動,准確地對火箭飛行路線或飛行姿態進行糾偏,使發動機能按時點火、關機和實現各級按時分離。所以執行機構好比是運載火箭的「手腳」。 火箭殼體及結構系統
火箭的殼體及其結構系統是安裝有效載荷、飛行控制系統、動力裝置等箭上設備,並將它們連成一個有機整體的框架系統。
殼體及結構系統不僅肩負著火箭在運輸、發射和飛行過程中承受各種外力、保護箭內儀器設備不受損害的任務,而且還有流線型的光滑外殼,使火箭具有良好的空氣動力外形和飛行性能。對一枚大型多級液體火箭而言,其箭體結構通常由有效載荷艙、整流罩儀器艙、氧化劑貯箱、燃料貯箱、級間段、發動機推力結構、尾艙和分離機構等組成。
載荷艙
有效載荷艙一般位於運載火箭的頂端,它是安放衛星、飛船等有效載荷的地方。整流罩是保護有效載荷的火箭外殼。在有效載荷與箭體分離前,整流罩將按照控制系統的命令在空中與衛星或飛船脫離。
儀器艙
儀器艙一般在有效載荷艙的下面,它是安裝飛行控制系統主要儀器設備的專用艙段。
箭體結構
火箭箭體結構有多種形式,有單級箭體、多級箭體和捆綁式箭體之分。多級運載火箭各級之間的連接方式有串聯、並聯和串並聯三種。串聯式火箭是把數枚單級火箭頭尾相接,連為一體。並聯火箭又叫捆綁式火箭,它是把較大的一枚單級火箭放置中央,稱為芯級,在其周圍再捆綁若干枚助推火箭,或助推器,稱之為助推級。串並聯式火箭與並聯式火箭的區別在於它的芯級不是一枚單級火箭,而是串聯的多級火箭。
知識點
推進劑
推進劑又稱推進葯,能有規律地燃燒釋放出能量,產生氣體,推送火箭和導彈的運行。推進劑具有下列特性:①比沖量高;②密度大;③燃燒產物的氣體(或蒸氣)分子量小,離解度小,無毒、無煙、無腐蝕性,不含凝聚態物質;④火焰溫度不高,以免燒蝕噴管;⑤有較寬的溫度適應范圍;⑥點火容易,燃燒穩定,燃速可調范圍大;⑦物理化學穩定性良好,能長期貯存;⑧機械感度小,生產、加工、運輸、使用中安全可靠;⑨若為固體推進劑,還應有良好的力學性質,有較大的抗拉強度和延伸率。常用的推進劑主要有固體、液體兩種,少量固液混合體也在試用。
⑼ 關於火箭知識
火箭(rocket)是火箭發動機噴射工質(工作介質)產生的反作用力向前推進的飛行器。它自身攜帶全部推進劑,不依賴外界工質產生推力,可以在稠密大氣層內,也可以在稠密大氣層外飛行,是實現航天飛行的運載工具。火箭按用途分為探空火箭和運載火箭。
探空火箭是用於將科學儀器以拋物線軌跡送入地球大氣層的上部區域,使其進入近地空間的一種火箭。
探空基本結構火箭包括箭體結構、動力裝置、穩定尾翼等。大多數探空火箭為單級或兩級火箭,也有為3級、4級的。
動力裝置通常用固體火箭發動機,可以簡化和縮短發射操作時間。探空火箭對火箭姿態和飛行彈道的要求不象導彈和運載火箭那樣嚴格,一般不設控制系統,僅靠穩定尾翼或火箭繞縱軸旋轉來保證飛行穩定。需要精確定位和定向時才設置控制系統。
除探測火箭基本結構外,探空火箭系統還包括有效載荷、發射裝置和地面台站等: 有效載荷大多裝在箭頭的儀器艙內。
儀器艙的直徑有時可大於箭體直徑。有效載荷採集到的信息通過遙測裝置發送到地面台站接收處理,或者在火箭下降過程中將有效載荷從火箭內彈射出來,利用降落傘等氣動減速裝置安全降落到地面回收。有效載荷的重量和尺寸取決於探測要求,一般為幾公斤到幾百公斤,最大可達幾噸。