火箭飞行的工作原理

火箭的发动机是自带推进剂(燃料和氧化剂)的，其工作不依赖外界空气的喷气发动机。其他喷气发动机，如飞机上使用的空气喷气发动机，只携带燃料，燃料燃烧所需的氧要从大气中获取，因而只能在大气层中工作。由于火箭既携带了燃料，又携带了氧化剂，所以火箭发动机在真空的太空中也能工作，并成为使火箭能够航天飞行的动力。以下是小编为你整理的火箭飞行的工作原理的相关资料，希望能帮到你。

可是火箭飞行如何能产生战胜地球引力的宇宙速度呢?理论研究和迄今的实践证明，火箭飞行速度决定于火箭发动机的喷气速度和火箭的质量比。发动机的喷气速度越高，火箭飞行的速度越高;火箭的质量比越大，火箭飞行的速度也就越高。

火箭的质量比是火箭起飞时的质量(包括推进剂在内的质量)与发动机关机(熄火)时刻的火箭质量(火箭的结构质量，即净重)之比。因此，质量比大，就意味着火箭的结构质量小，所携带的推进剂多。

火箭发动机的喷气速度，取决于推进剂的性能和发动机的设计水平。推进剂的能量越高，可获得的喷气速度越高;设计水平越高，所获得的能量效率越高。

能量效率是指推进剂燃烧的热化学能转变为高速排气的动能的效率。它包括推进剂的燃烧效率、发动机喷管效率和发动机的循环效率。能量效率越高，排气速度越高。

火箭的运动服从牛顿运动定律。火箭发动机工作时,喷出的高速气体给予火箭本体一个反作用力,即推力，使火箭的速度产生变化。

在飞行过程中，随着推进剂 的消耗,火箭的质量不断减小,速度不断增大。 齐奥尔科夫斯基首先推导出单级火箭所能得到的理想速度公式，称为齐奥尔科夫斯基公式。这个公式假设火箭在真空中飞行，而且不受地球重力的作用。

从地面起飞的火箭，要受到地球重力和空气阻力的作用，因此所得速度总比理想速度小。由于受到火箭发动机比冲和火箭结构水平的限制，用单级火箭通常难以达到第一宇宙速 度，因此远程火箭和运载火箭往往使用多级火箭。

多级火箭用两级或多于两级的火箭组成。多级火箭工作时先点燃最下面一级，即第一级。第一级工作结束后被抛掉。随即点燃第二级，依此类推，直到带有有效载荷的末级将有效载荷送到预定轨道为止。多级火箭总的理想速度等于各级理想速度的总和。火箭的级数增加，初始重量就会减小。但级数过多系统会变得复杂，反而没有好处。最经济的级数是2～4级。

多级火箭有三种组合形式：串联、并联和混合式。串联式火箭沿轴向连接成一个整体，结构紧凑，气动阻力小，发射设备简单。并联式火箭又称捆绑式火箭，各级沿 横向连接，长度短，发射时所有的发动机可同时点火。并联式火箭的缺点是箭体横向尺寸大，发射设备复杂，费用高。在相同起飞重量的前提下，并联式火箭的运载 能力稍低于串联式火箭。串联和并联同时使用的组合方式称混合式，它兼有上述两种方式的优点和缺点。

多级火箭的分离方式有冷分离和热分离两种。冷分离是两级 先分开，然后上面级点火。热分离则是上面级先点火，然后再使两级分离。