淺談火箭發(fā)射技術(shù)及其在航空航天工程上的應(yīng)用

林子翔

摘 要：我國(guó)航空航天事業(yè)捷報(bào)頻傳，科技創(chuàng)新成果斐然，探月工程、衛(wèi)星導(dǎo)航、空間交會(huì)對(duì)接等方面取得重大進(jìn)展。航天航空、火箭推進(jìn)與萬(wàn)有引力定律有機(jī)結(jié)合的問(wèn)題頻繁出現(xiàn)在中學(xué)物理考試中。本文從火箭及火箭發(fā)射技術(shù)介紹出發(fā)，論述火箭發(fā)射技術(shù)及其在軍事武器裝備及在航空航天上的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：火箭發(fā)射技術(shù)、導(dǎo)彈、空間交會(huì)、航空航天

1.火箭及火箭發(fā)射技術(shù)

火箭有很多種，原始火箭是用引火物附在弓箭頭上，然后射到敵人身上引起焚燒的一種箭矢。而現(xiàn)代火箭以熱氣流高速向后噴出，利用產(chǎn)生的反作用力向前運(yùn)動(dòng)的噴氣推進(jìn)裝置。火箭在飛行過(guò)程中隨著火箭推進(jìn)劑的消耗，其質(zhì)量不斷減少，是變質(zhì)量飛行體。它自身攜帶燃燒劑與氧化劑，不依賴(lài)空氣中的氧助燃，既可在大氣中，又可在外層空間飛行。

現(xiàn)代火箭可作為快速遠(yuǎn)距離運(yùn)輸工具，可以用以發(fā)射人造衛(wèi)星、人造行星、宇宙飛船等，也可以裝上彈頭制成導(dǎo)彈。火箭發(fā)射技術(shù)在火箭、反艦導(dǎo)彈、反飛機(jī)導(dǎo)彈以及攻擊在面固定目標(biāo)的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈和戰(zhàn)略導(dǎo)彈上均得到發(fā)展和完善。

2.火箭發(fā)射技術(shù)在軍事武器裝備的應(yīng)用

2.1火箭彈

火箭彈通常由戰(zhàn)斗部、發(fā)動(dòng)機(jī)和穩(wěn)定裝置三部分組成，按飛行穩(wěn)定方式分為尾翼式火箭彈和渦輪式火箭彈。尾翼式火箭彈尾翼保持飛行穩(wěn)定;渦輪式火箭彈從傾斜噴管?chē)姵鋈細(xì)猓够鸺龔椑@彈軸高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生陀螺效應(yīng)，保持飛行穩(wěn)定。由于火箭彈帶有自助推動(dòng)力裝置，其發(fā)射裝置受力小，故單兵使用輕便、靈活。其主要運(yùn)用于殺傷、壓制敵軍有生力量，破壞敵對(duì)勢(shì)力工事及武器裝備等。

2.2導(dǎo)彈和垂直發(fā)射技術(shù)

垂直發(fā)射技術(shù)可以縮短反應(yīng)時(shí)間，提高發(fā)速速率，導(dǎo)彈在發(fā)射箱內(nèi)處于待發(fā)狀態(tài)，不需進(jìn)行裝填作業(yè)和瞄準(zhǔn)目標(biāo)，接到命令即可發(fā)射擊，可極大提高軍隊(duì)?wèi)?zhàn)斗效率。導(dǎo)彈垂直發(fā)射擊技術(shù)有效利用了空間，增大了儲(chǔ)彈量，艦艇可以根據(jù)具體情況對(duì)導(dǎo)彈數(shù)量進(jìn)行靈活配置。導(dǎo)彈垂直發(fā)射后，可有效消除上層建筑盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)全方位發(fā)射，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，系統(tǒng)化。由于垂直發(fā)射擊系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性大大增強(qiáng)。

2.3在洲際彈道導(dǎo)彈的應(yīng)用

洲際彈道導(dǎo)彈通常是指射程大于8000KM的導(dǎo)彈，其構(gòu)成為液體或固體推進(jìn)裝置、二級(jí)或多級(jí)助推火箭、慣性制導(dǎo)系統(tǒng)、一個(gè)或多個(gè)載入飛行器，每個(gè)載入飛行器含有一枚彈頭。其中的推進(jìn)系統(tǒng)是其重要的核心部件之一，因?yàn)橹杏卸嗉?jí)推進(jìn)裝置才能使有效載荷達(dá)到洲際射程。推進(jìn)器有液體燃料推進(jìn)器和固體燃料推進(jìn)器。如今多數(shù)助推器使用的是固體燃料推進(jìn)器，固體燃料可以在彈體中存放的時(shí)間較長(zhǎng)，穩(wěn)定性高。而早期使用的液體燃料則因其性質(zhì)不太穩(wěn)定并且有一定的腐蝕性，無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存在彈體中，當(dāng)需要發(fā)射導(dǎo)彈時(shí)，需先注入燃料且注入燃料時(shí)間長(zhǎng)而影響導(dǎo)彈反應(yīng)時(shí)間，目前大多數(shù)國(guó)家都以固態(tài)燃料作為推動(dòng)動(dòng)力來(lái)源。

3.火箭發(fā)射技術(shù)在航空航天上的應(yīng)用

先進(jìn)火箭發(fā)射系統(tǒng)是一種載人垂直起飛，水平著陸的兩極航天運(yùn)輸系統(tǒng)。

EARL族由可重復(fù)使用的帶翼第一級(jí)和根據(jù)不同任務(wù)而匹配的兩種不同的上面級(jí)組成，一種是帶翼的可重復(fù)使用的上面級(jí)，它用于載人;另一種是用于運(yùn)送大型有效載荷的上面級(jí)。EARL基本型具有可重復(fù)使用性，全部使用液氫液氧推進(jìn)劑，載人上面級(jí)又稱(chēng)軌道器，主要用于空間站和共軌平臺(tái)進(jìn)行日常補(bǔ)給，設(shè)備更換及回收專(zhuān)門(mén)有效載荷，而重型有效載荷不需要回收，可采用廉價(jià)的上面級(jí)。

3.1航天運(yùn)輸上的載人登月，深寶探測(cè)

2004年1月，美國(guó)總統(tǒng)布時(shí)發(fā)布了太空探測(cè)計(jì)劃新藍(lán)圖。重新提出返回月球，登陸火星的太空探測(cè)新構(gòu)想。開(kāi)始了新一輪激勵(lì)創(chuàng)新，發(fā)現(xiàn)之旅，歐空局也提出了曙光太空探索計(jì)劃，明確了太空探索時(shí)間表。

3.2可重復(fù)使用運(yùn)載器

可重復(fù)使用運(yùn)載器是指能夠重復(fù)使用，往返于地球和空間的航天運(yùn)輸系統(tǒng)，其主要的目的是實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用，可以是一級(jí)的，也可以是二級(jí)的，可重復(fù)使用運(yùn)載器要求所使用的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)具備可重復(fù)使用的功能。

3.3大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)

與國(guó)外相比中國(guó)的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力相差一個(gè)數(shù)量級(jí)，發(fā)展大推力液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是中國(guó)發(fā)展重型，巨型火箭的基礎(chǔ)，而固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)以其年度的沖高，可靠性高，使用維護(hù)簡(jiǎn)單，研制成本低等優(yōu)點(diǎn)在國(guó)外航天運(yùn)輸系統(tǒng)中得到廣泛運(yùn)用。在國(guó)外民用航天的發(fā)展以及中國(guó)運(yùn)載火箭的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，大團(tuán)體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)將是中國(guó)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的一個(gè)方向。

4.總結(jié)語(yǔ)

隨著火箭發(fā)射技術(shù)的不斷發(fā)展，火箭發(fā)射技術(shù)在軍事、航空、航天等領(lǐng)域得到了廣泛的發(fā)展。中國(guó)大推力固體助推發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)逐步壯大，研保條件不斷提升，發(fā)展時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。為推進(jìn)中國(guó)火箭發(fā)射技術(shù)的發(fā)展中，中國(guó)應(yīng)開(kāi)展以大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展高比沖，高推質(zhì)的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。繼續(xù)推進(jìn)大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)，在技術(shù)、需求和成本層面有所考量，重點(diǎn)發(fā)展可火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等。

參考文獻(xiàn)

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