
发射飞船时,速度会达到第一宇宙速度7.9 km/s. 1。宇宙速度为7.9 km/s,称为环航速度,是卫星绕地球表面运行时的速度。2.宇宙速度为11.2km/s,称为脱离速度,是航天器脱离地球引力场所需的最低速度。3.宇宙速度为16.7km/s,称为逃逸速度,是航天器离开太阳引力场所需的最低速度。
火箭的飞行速度取决于火箭发动机的喷气速度和火箭的质量比。发动机的喷气速度越高,火箭的飞行速度越高;火箭的质量比越大,火箭能飞的速度就越高。
火箭的质量比是火箭起飞时的质量(包括推进剂的质量)与发动机相关(熄火)时的质量(火箭的结构质量,即净重)之比。所以质量比大意味着火箭结构质量小,携带推进剂多。
火箭发动机的喷气速度取决于推进剂的性能和发动机的设计和水平。推进剂能量越高,可获得的射流速度越高;设计水平越高,能效越高。
能量效率是指推进剂燃烧的热化学能量转化为高速排气动能的效率。它包括推进剂的烯烃燃烧效率、发动机的喷管效率和发动机的循环效率。能量效率越高,排气速度越高。
1903年,齐奥尔科夫斯基提出火箭公式的时候,自然谈不上火箭发动机的设计水平,也就是当时还不能生产出公认的理想燃料液氢。计算表明,以液氧和煤油为推进剂,喷射速度只能达到4.2 km/s,其单级火箭仍无法达到第一宇宙速度8 km/s左右,因为考虑到空气阻力,火箭从地面起飞实际应达到9.5 km/s以上的速度,这样,火箭的质量比应达到11以上。也就是说,推进剂要占到火箭总质量的91%以上,大于整个鸡蛋中蛋清和蛋黄的重量。薄如软皮蛋的简火是做不出来的,即使做出来也不能用。
但是,科学思维不应该陷入死胡同。退一步或者转一个弯,就是眼界开阔了。齐奥尔科夫斯基就是这样。他设想用多级火箭力实现宇宙速度,即火箭垂直发射时,让最下面一级先工作,完成任务后离开,再启动上面一级进一步提高速度。这样轻装上阵,循序渐进,总能达到所需的宇宙速度。
用多级火箭发射航天器,现在看来似乎是一件很平常的事情,但在大约一百年前,这是一次伟大的思想突破,是建造太空航行大道的巨大里程碑。
当然,火箭的级数不可能无限增加,因为对于下一级火箭来说,前面的各级火箭就是它的有效载荷。理论计算和实践经验表明,每增加一个有效载荷,火箭需要增加10以上的质量。随着火箭级次的增加,最低一级和后续级越来越撒娇,以至于无法起飞。多级火箭一般不超过4级。








