火箭就很有开创意义了,哪怕是它外形跟a-1没有太大的区别,但内容却完全不同!
这个a-2火箭开创了一个新局面,首次在液体火箭上使用了挤压循环。其次为了提高飞行稳定性,控制火箭姿态的陀螺仪从弹头移到了弹体中部(a-1随着推进剂的消耗会越来越头重脚轻)。
第二项改进就不详细说了,重点说说第一项挤压循环。很多同志可能都不知道什么叫挤压循环,不知道这是干什么用的。众所周知火箭分为固体和液体两种,固体火箭相对简单,可以看做一个大号的炮仗,而液体火箭就相当复杂了。
要想理解液体火箭的工作原理,首先就要从其循环方式入手。为什么是循环方式入手呢?因为单说发动机不足以系统的概括液体火箭的推进装置。
液体火箭的推进系统实际上包括了两个部分,一个是发动机,另一个是推进剂增压输送系统(也就是循环方式)。而循环方式可以说是液体火箭发动机产生推力的基本要素。而循环方式都有哪些呢?
那就很多了,比如上面说的挤压循环,还有燃气发生循环、分级燃烧循环、膨胀循环等等。里面最早也最简单的循环方式就是挤压循环了。而要理解这种循环也很简单,初中物理中我们应该接触过“水火箭”。制作水火箭很简单,用可乐瓶加一个橡胶密封塞就够了。在瓶内装一部分水(不要太多也不要太少)发射前用打气筒向其中打入空气,挡瓶内的压力达到一定程度之后解脱固定,然后瓶内的压缩空气就会将水挤出来形成反作用力推动水火箭飞行。
而这就是典型的挤压循环。可以想象连常温下的水都能蕴含这么大的能量,如果瓶子里装的不是水而是水蒸气呢?高温高压的水蒸气经过喷管进行适当的膨胀可以产生更大的能量,蒸汽机的锅炉爆炸的威力同志们心里应该是有数的。
不过火箭上并不适用这一套方法,因为加热水需要能量,总不能给火箭也装个锅炉吧?并且加热水需要一个长期的过程,且水本身的重量也太大了,即使能够在火箭上将水烧成高压蒸汽,恐怕这个火箭也飞不了多高。
说到这里,就必须涉及到火箭发动机经常采用的一个概念——比冲。简单的说,比冲就是消耗一个单位推进剂产生的冲量。这个冲量是一个过程量,即力的作用对时间的积累效果,也就是力对时间的积分。对于火箭来说,我们不仅要足够“给力”,而且给力的时间太短也不行,至于太消耗推进剂那就更不行了。
回到冯.布劳恩的a-2火箭设计上来,想要提高氧气、酒精火箭的比冲,那么唯一的办法就是给推
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