《火箭飞行原理》PPT课件

* 3 – 3 火箭飞行原理
问： 火箭是如何将地球气象卫星、 载人航天飞船、深空宇宙探测器等航天
物理学教程 （第二版）
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飞行器送上太空的 ？ 火箭飞行原理简介
t+dt m dm
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以地为参考系, 时刻t,系统的动量为
p mv
时刻t+dt,系统的动量为
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p (m'dm)(v dv) dm(v dv u)
略去重力, 系统总动量守恒 p p' t m
第三章 动量守恒定律和能量守恒定律
* 3 – 3 火箭飞行原理
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p (m'dm)(v dv) dm(v dv u)
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系统总动量守恒 p p'
略去二阶微分量 dmdv, 整理得
* 3 – 3 火箭飞行原理
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也就是说，在同样条件下，如果火箭的喷气速度越大，最终获得的 速度也越大；如果火箭的质量比越大，火箭所能达到的速度也越大。 当喷气速度和质量比相同时，火箭的速度和它本身的大小无关。因 此要提高火箭速度，只有提高喷气速度和质量比。一般情况下所使 用的燃料决定了喷气速度，固体燃料喷气速度2000米每秒左右，一 般液体燃料喷气速度3000米每秒左右，液氢/液氧等推进系统喷气 速度达4000米每秒左右。这样速度的获得就只有通过质量比来进一 步调整，要具有高质量比就需携带大量燃料。如果要获得第一宇宙 速度7.9公里每秒，按喷气速度4000米每秒计算，其质量比为7.2， 而现代火箭质量比通常只有6，就当前来讲技术上仍是很困难，所 以一般采用多级火箭技术。美国以具备单级入轨主要技术，相信不 久单级火箭即会问世，实现单级发射卫星之梦。
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质量比 N m0 m0
为了提高火箭的速度, 通常采用 多级火箭
v1 u ln N1
v2 v1 u ln N2
v3 v2 u ln N3
······
v u ln Ni u ln( N1N2 N3 )
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第三章 动量守恒定律和能量守恒定律
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第三章 动量守恒定律和能量守恒定律
* 3 – 3 火箭飞行原理
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多级火箭在起飞时，第一级火箭的发动机开始工作，推动各级火箭一 起前进，当这一级火箭燃料烧尽后，第二级火箭的发动机开始工作， 并自动脱落第一级火箭的外壳。因此第二级火箭会在负重减轻的情况 下进一步加速前进。按此道理，使火箭最终获得较大的速度而完成卫
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第三章 动量守恒定律和能量守恒定律
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第三章 动量守恒定律和能量守恒定律
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* 3 – 3 火箭飞行原理
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星发射任务。
第三章 动量守恒定律和能量守恒定律
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第三章 动量守恒定律和能量守恒定律
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第三章 动量守恒定律和能量守恒定律
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第三章 动量守恒定律和能量守恒定律