书城工业人类最伟大与最糟糕的发明
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第67章 火箭

火箭是依靠火箭发动机产生的反作用力推进的飞行器。主要由箭体、推进系统和有效载荷等组成。

人类飞往宇宙的动力

人类对飞行梦想一次次进行着尝试,而航天之梦实现的最原始依据就是火箭,火箭的飞行利用了动力学中的动量守恒原理,它不但能在空气中飞行,还可以在大气层外的真空中飞行,而且由于没有了空气阻力,在真空中的飞行性能更好。通过不断地尝试,人们逐渐认识到要想进入太空,只有借助于喷气推进的火箭。

现代火箭的原理实质上就是动量守恒定律。火箭内部装有燃料和氧化剂,它们经过输送泵进入燃烧室,燃烧生成的大量炽热的高压气体从喷嘴向后方连续喷射,喷射气体的反冲力就是火箭的推动力。气体不断地喷出,火箭不断地受到向前的推动力的作用,速度也随之增大,最终达到极点。由于火箭自备氧化剂和燃料,因而不需要空气提供推动力,所以可以在空气稀薄的高空或宇宙空间飞行。

漫长的火箭发展史

火箭的发明最早出现在中国。在中国古代的记载中,火箭的含义比较广泛,比如在电影电视中经常可以看到箭头点燃,靠弓弩发射的竹箭也称为火箭,而真正的火箭是在火药出现后才发明的。

从唐末到宋初火药武器开始使用,但由于其配方和制作方法还处于初级阶段,所以不足以作为推进的燃料。随着火药配方和制造技术的进步,12世纪初研制成功了固体火药,并把它用于制造火器和焰火烟花,在使用这些火器与烟花特别是手持使用时,于是有人在这种启示下发明了新的火药玩具。

大约12世纪末到13世纪初出现的玩具“穿天猴”可以说是真正意义上利用反作用原理的火箭,将这种原理的火箭作为武器使用,具有相当的杀伤力,所以在战争中也开始频繁地使用它。

1128年南宋政权建立后,南宋、金和蒙古频繁交战,各方都使用了火器。1161年11月,金国侵略中原时,南宋军队第一次使用了火箭武器——“霹雳炮”重挫金军,这是人类历史上第一次在战场中使用火箭武器。

明代中国火箭发展进入了一个比较重要的时期,出现了很多种类的火箭,除了单级火箭,还发展了各种集束火箭、火箭弹和原始的多级火箭,并且对各种火箭的制造、应用、配备和发射剂原料配比及加工制造等都作了详尽的叙述。

火箭的发展有着漫长的历史,古今火箭在性能和结构复杂程度上相差极为悬殊,但原理却相同:依靠不断向后喷射燃气而前进。世界上公认,火箭是中国首先发明的。

明代发明的多级火箭与现代使用的集束式火箭和多级火箭原理上是一样的。

古代火箭主要用于作战,但已有人幻想利用它航天。现代火箭的产生和发展是建立在大量的理论和实验研究基础上的。由于液体燃料燃烧的理论和技术问题都比固体燃料简单,所以现代火箭是从液体火箭开始的。