文档介绍：火箭飞行原理火箭是自带燃料和氧化剂的星际运载工具。星际飞船、导弹均以火箭为动力。为什么要用火箭作为人造卫星或其它人造天体的运载工具?第一,火箭自备燃料和氧化剂,在没有空气的地方也能飞行;第二,根据火箭的特点,它的推力和大气压强有关,大气压低,气体在喷口处受到的阻力小,向后喷出的气体速度较大,从而使火箭得到较大的向前的动量,即推力要大些,因高空的大气压低,火箭发动机在高空得到的推力比在地面上大,所以,火箭发动机最适合星际航行。火箭运行过程中,燃料在火箭内爆炸性燃烧,产生大量气体粒子,气体向火箭运动相反方向高速喷出,由于反冲,火箭必获得向前的动量。燃料不断燃烧,连续地向后喷出气体,火箭不断地受到向前的推力的作用,从而得到很大的速度。火箭飞行的基本原理就是动量守恒定律。设火箭在外层空间飞行,空气的阻力和重力的影响忽略不计。因为火箭是变质量系统(火箭不断喷出气体,燃料和氧化剂质量不断减少,气体质量增加,如把气体,火箭体看做一个整体,其质量是守恒的,但在不断转化),不同时刻的喷气相对地的速度不同,所以不能从过程的始末状态来考虑,只能从dttt??的元过程来分析。如图所示设t时刻火箭的质量为m?,速度为v。dt时间内,火箭喷出质量为dm的气体,其喷出速度相对火箭为u,在dtt?时刻,火箭体的质量为dmm??,火箭体的速度增为vvd?,由动量守恒定律得:)())((uvvvvv????????ddmddmmm展开等式得:0???dmdmuv我们关心的是火箭体最终达到的速度,以火箭体为研究对象,考虑到火箭体质量的减少等于气体质量的增加,即mddm???代入上式,分离变量得uvmmdd???设开始发射时,火箭质量为0m?,初速度为零,燃料烧完后火箭质量为m?,达到的速度为v,对上式积分,则有???????mmmmdd0uvv由此得mmmm???????00lnlnuuv式中mm??0称为质量比,是火箭发射时的质量与燃料烧完后火箭质量之比。考虑到v和u方向相反,我们取火箭运动方向为正,写出标量式,则有mmuv???0ln此式表明,火箭在燃料烧完后所达到的速度和喷气速度成正比,与火箭始末质量比的自然对数成正比。如果我们以喷出的气体dm为所考虑的系统,它在dt时间内的动量变化率为:dtdmdtdmddmduvvuvv?????)()(系统动量的变化率等于其所受到的合外力,用F表示其合外力,则有dtdmuF?此力为气体与火箭间的作用力,由牛顿第三定律,火箭体受到一个相反方向的反作用力F?,dtmddtdm?????uuF即火箭体获得的反作用力与喷速度成正比,与燃料燃烧率成正比。dtmd?u称为火箭发动机的推力。只有一个发动机的火箭叫单级火箭,在目前的技术条件下,一般火箭的喷气速度达到sm/2500左右,要使火箭具有sm/7900的速度,所需的质量比约等于24,这意味着t1重的火箭必须具备t23重的燃料。这在技术上带来很大的困难。一般火箭质量比达到6左右,相应地,火箭所能达到的速度为sm/4500左右。要使卫星绕地