淺談噴氣發動機和火箭之間的差異

噴氣發動機和火箭發動機一樣,都是通過向所需加速的相反方向噴出熱氣體來實現推進。牛頓第三定律表明噴出的熱氣體的對噴氣發動機或火箭推進的飛船產生了一個與氣體噴出方向相反的反作用力;賦予氣體的動量與賦予飛船的動量完全相反。


淺談噴氣發動機和火箭之間的差異


兩種發動機之間的主要區別在於火箭需要自行運載燃燒所需的氧氣。噴氣發動機需要從大氣中獲取氧氣進行燃燒。所以它無法在太空真空中進行運作。

一者是飛機,而另一者是火箭!這在我看來是非常不同的!


淺談噴氣發動機和火箭之間的差異


正經地說,噴氣發動機和火箭的工作原理是存在嚴重差異的(我猜想細節上的差異會更大,但是我只只能從物理角度解釋 )。

首先我要指出兩者的相似之處:兩者都燃燒燃料,兩者都通過燃燒燃料以獲得動力。啊!當然,兩者都會“飛”。


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噴氣飛機的發動機工作方式如下:發動機的前部吸入空氣。吸入的空氣和發動機內的燃料一起燃燒。由此產生大量氣體高速向後噴射,這既推動飛機前進,又吸入更多空氣進入發動機。在正常飛行中,發動機用於推進飛機前進。實際的“上升”是通過經強風流過的機翼獲得的(針對機翼如何抬起飛機有些爭議,分為“伯努利”和“牛頓”兩派......但這又是另一回事了。)


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相反,火箭同時攜帶燃料(固態或液態)和氧氣。因此火箭無需從前部吸入空氣。它所需要的是用氧氣燃燒燃料,然後以高速向後噴射。這種動量用於提升和推進火箭兩方面,沒有機翼用於“上升”,所有機翼都是用於轉向的。


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火箭通常比噴氣發動機要強大的多,也更耗資源。大多數的飛機(不知是否有例外)不能垂直攀升,而火箭就是為垂直攀升而設計的。噴氣發動機在大氣層外幾乎沒有用處,但是火箭可以正常工作,因為火箭自己攜帶燃料和氧氣。


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噴氣發動機和火箭最大的不同在於他們的推進系統。噴氣發動機使來自空氣中的氧氣和燃料在高溫下結合。通常需要火花來點燃燃料,但是一旦發動機開始運轉它就會一直運轉直到氧氣或者燃料燃燒殆盡。發動機被尾部噴出的熱氣體向前推進,就像用花園的水管噴水時它會回給你一個力一樣。相比之下,火箭發動機並不是所謂的“空氣呼吸器”。


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火箭可以在任何地方工作,可以在真空中或者在大氣層。航天飛機是一個很好的例子,航天飛機使用兩種主要類型的火箭發動機。你可以在航天飛機底部看到大型噴嘴和液體燃料火箭發動機。它們將液態氫和液態氧一起噴射到錐體的底部,只要有燃料和氧氣的供給它們就會一直燃燒。然而,火箭不使用空氣,它可以在任何高度或者太空中運行。問題是現在飛船不僅要攜帶燃料還需要攜帶氧氣。航天飛機機身巨大的棕色灌是主要的燃料箱,用於同時容納燃料和氧氣。來抬升所有這些重量需要巨大的能量,這需要更多的燃料和空間,對應更多的重量。從某種層面上說使用液體燃料火箭就是和自己作對。你可以看到與航天飛機相比土星5號火箭有多大,你可以比較有效荷載。這是固態火箭助推器的用武之地。


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在航天飛機側翼的長而相對薄的火箭是固體火箭助推器。固體火箭助推器充滿氧化鋁粉末。底部有一小部分起始材料讓它們啟動。固體火箭問題最大的問題是......它們不能關閉。固體的助推器比液體發動機擁有更多的動力,它們的重量更輕,也更為可靠,但它們不能被關閉。不然的話,“挑戰者”也不會失敗。


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簡而言之,就是這樣。噴氣發動機混合空氣和燃料,並燃燒它以推動自己。液體火箭混合自行攜帶的燃料和氧氣。固體火箭內部攜帶所有的燃料,燃料很輕,但是一旦啟動他們就無法停止。希望我的回答可以解答你的所有疑問。


1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. physlink- Frank DiBonaventuro

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