03.06 火箭發動機在太空為什麼能夠使飛行器飛行,這與氣壓差有關嗎?

客矢解


火箭發動機之所以能夠在外太空飛行其實利用的就是作用力與反作用力的原理,從物理學上看力的作用都是相互的,也就是說火箭在向後部噴射氣流的時候就會獲得一個反作用來,這樣火箭就會向前飛行了。在外太空是近乎真空的環境,並沒有大氣的存在,因此火箭的氣動外型就不起到任何作用,而僅僅是依靠發動機的推力來進行運動。

大氣層內的飛行器包括飛機等就是利用壓差來進行飛行的,其產生壓差的主要就是機翼組件,通過不同的曲面的設置,當機翼運動的時候就會形成上下的壓差,機翼就產生了升力,飛機自然就在大氣中飛起來了。固定翼飛機的特點就是要運動才會升空,這是與直升機最大的區別。

火箭發動機是使用自身攜帶的燃料進行燃燒實現推力的,這個也與普通的航空發動機有很大的不同,包括渦扇發動機等都是需要吸入大量的空氣來幫助燃料的燃燒。火箭就不一樣了,火箭的燃料箱自己攜帶了燃料和氧化劑等物質,這樣就可以在太空沒有空氣的環境實現運動了。

目前的火箭發動機主要分為固體火箭發動機和液體火箭發動機,發射衛星使用的大型運載火箭基本上能都是液體火箭發動機,而一些助推器則使用固體火箭發動機。無論液體火箭發動機或者固體火箭發動機都是不依賴空氣的發動機,火箭依靠反作用力實現飛行,與壓力差無關。


航空視界


飛行器想要離開大氣層進入外層空間,就必須使用高推力的火箭發動機,這是目前最為可行的一種方案,那麼火箭發動機身上究竟有何玄機,其又為人類探索外太空提供了多大的幫助呢?

在人類探索外太空的早期,就開始思考如何讓宇航器在太空中自由自在的飛行。之所以要著重考慮其飛行性能,是因為太空中沒有空氣,因此一般的吸氣發動機就不能使用。像當時F4戰機使用的J58渦輪噴氣式發動機和F14使用的F100渦輪風扇發動機。

為了解決這個難題,各國開始盯上了火箭發動機。由於火箭發動機不需要外界氧氣,只憑借自身氧化劑就能燃燒提供動力,因此像追求高空高速性能的戰機和導彈都會或多或少採用火箭發動機,像SR71高超音速偵察機和KH31等導彈採用的是衝壓或者火箭的組合發動機動力。

由於比衝效率高,因此需要達到第二宇宙速度的飛行器十分適合使用火箭發動機進行太空航行,而且固體火箭發動機發展至今已經十分成熟,其不僅適合中高空的飛行,加上火箭發動機完全不需要外界空氣,因此火箭發動機取代吸氣式發動機就成為了必然。但是這不意味著其沒有缺點。由於其燃燒很快,因此其持續燃燒時間不長,因此只適合進行短時間的高速飛行,例如民兵3洲際導彈突防的時候,而不適合長時間的低速飛行。

因此航天器長時間來看的話還是需要太陽提供能源進行飛行,只有在運載火箭上才需要大比衝的火箭發動機,像一般的運載火箭就是大推力火箭發動機組合後才能將大載荷送入太空。而宇航器進入太空後一般是展開太陽能面板或者利用核動力電池以便進行長時間的低速飛行。

總之相比較其他類型的發動機,火箭發動機算是比較成熟的一種,因此其價格也能維持在較好的水平上。這也意味著除非出現一種性價比能完全超過其的發動機,否則未來相當長的時間內其都是各國航天器必不可少的關鍵動力裝置。而暫時能與其分庭抗禮的也只有液體發動機領域逐漸興起的液氧煤油發動機了。


思遠防務


火箭飛行的原理不是氣壓差。其實很簡單,就是依靠發動機噴火獲得向上的反作用力來推動火箭上升的。

相比之下,固定翼飛機的升力並不直接來自於發動機。我們都知道,固定翼飛機的發動機只提供向前的推力,而向上的升力其實是由兩邊的機翼提供的,機翼的橫截面是下表面平坦而上表面凸起的結構,氣流在通過時,上面的氣流比下面的氣流運動速度快,根據流體力學原理,流體流動速度快的地方壓強小,所以機翼上下就產生了壓強差,這就是一個向上的升力。當然了,機翼之所以能快速劃過氣流獲得升力,還得依賴於發動機的推動。

說到固定翼飛機,我們再看一下旋翼飛機,比如常見的直升機。直升機的升力跟火箭類似,本質上也是反作用力。不同的是,直升機自身不“噴氣”,而是依靠螺旋槳向下排氣獲得升力,而火箭是自己通過燃燒燃料產生噴氣。這也就是為什麼火箭可以在太空飛行,而直升機只能在大氣層內飛行的原因。

可能有人會有疑問,既然火箭需要燃燒燃料,那為什麼離開了大氣層還可以燃燒呢?不是說燃燒都需要氧氣助燃的嗎?其實這裡有一個認識誤區,並不是所有物質的燃燒都需要氧氣參與,比如氫氣的燃燒就不需要氧氣。不過為了提高燃料燃燒的效率,一般都會加入助燃劑,比如液氧,自帶“氧氣”上天。

說得在直白一點,假如你的屁足夠大,在太空放個屁就能往前飛了,這跟火箭的原理可以說非常類似了。


天涯明月abc


火箭自帶了燃料和氧化劑,和壓差沒有關係。


空天遠望


用的是“反作用力”


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