科技的科普小知識
人們總是對有趣的事物充滿著無限的好奇,總愛問著十萬個為什么,以下是小編為你整理的關(guān)于科技的有趣的科普小知識,希望能幫到你。
為什么火箭和飛機(jī)的頭部是尖的?
我們看到的火箭和飛機(jī)的頭部都是尖的,這是為了減小它們在飛行中空氣所帶來的阻力。不要說飛機(jī)火箭那么快的速度了,就是你在高速行駛的汽車上伸出頭來,也會體會到空氣阻力的具大。
速度越快,這種阻力越大。把頭部做成尖的,就會減小這種阻力了。
實(shí)際上,即使做成尖的,阻力還是很大的,還會使飛機(jī)和火箭因?yàn)槟Σ翈碓S多熱量,所以高速火箭一般在飛行時還要采取一些降溫措施。
為什么火箭是豎著飛的呢?
沒有尾翼的火箭,在飛行中,是不穩(wěn)定的系統(tǒng),一般都需要通過底部矢量噴口的角度、強(qiáng)度來保持其穩(wěn)定。這屬于自動控制方面的理論,簡單來說,火箭會有傳感器感受當(dāng)前的姿態(tài),并預(yù)判之后的姿態(tài),從而控制發(fā)動機(jī)噴口,來使得其姿態(tài)穩(wěn)定。
火箭的噴口,可以改變方向,從而保持火箭的穩(wěn)定。
所謂「不穩(wěn)定的系統(tǒng)」,指的是,在火箭飛行的過程中,微小的擾動會被自然地放大,比如:如果火箭在飛行時歪了一度,那么,在慣性力(火箭自身參考系)、空氣阻力的共同作用下,會使得這個角度自然地放大。這個時候,火箭就是不穩(wěn)定的。而一個穩(wěn)定的系統(tǒng)則不然,比如一個秋千,你去推它一下,它會有擺回來的趨勢;而如果一個系統(tǒng)能夠?qū)ν饨缱龀龇磻?yīng),去自動的抵消外界的影響,則有可能使得其穩(wěn)定性大大提高。比如說,商店里的人體模型,很容易被推倒,但一個真正的人則不那么容易,因?yàn)槿藭䦟ν饨缱龀龇磻?yīng)。
在一些其他類似火箭的東西,例如導(dǎo)彈上,還能看到尾翼。適當(dāng)?shù)奈惨砜梢允沟脤?dǎo)彈、火箭在飛行時保持穩(wěn)定:
在飛行時,若有偏移,彈身所受的阻力,可能會使得偏移加劇,但是尾翼會提供相反方向的力,使得導(dǎo)彈穩(wěn)定,F(xiàn)代的一些新一代火箭、導(dǎo)彈,不使用尾翼,主要是為了減輕阻力,從而飛的更快,穩(wěn)定的工作,則交由電腦、自動控制系統(tǒng)來完成。
要使火箭垂直發(fā)射而不會歪掉,科學(xué)家們做了很多工作。
1、 一些火箭為保持垂直發(fā)射,應(yīng)用了圓柱體自旋穩(wěn)定的特性。點(diǎn)火離開發(fā)射架之后,火箭自身將繞著軸線旋轉(zhuǎn),姿態(tài)保持垂直。這種做法,一般用于小型火箭,如探空火箭等。這也是為什么火箭采用對稱圓柱體形狀。我們在觀看一些火箭發(fā)射視頻時,會發(fā)現(xiàn)一些火箭在繞著軸線高速旋轉(zhuǎn),然后姿態(tài)才慢慢穩(wěn)定,不再旋轉(zhuǎn)。
2、 現(xiàn)在的大型火箭,都是利用了矢量發(fā)動機(jī)的原理。將后推力發(fā)動機(jī)布置在重力方向上,利用推力來平衡重力,這樣就保持了火箭垂直發(fā)射。當(dāng)然在發(fā)射過程中,或者是在飛行過程中,火箭將受到外界的擾動,這樣火箭將偏離垂直方向。為了防止這種事情發(fā)生,火箭上還安裝了陀螺儀等姿態(tài)敏感器,以及相應(yīng)的控制系統(tǒng),當(dāng)姿態(tài)敏感器感知到火箭的姿態(tài)與設(shè)計(jì)姿態(tài)不吻合時,通過一定的算法,改變火箭上推力的方向和大小,從而實(shí)現(xiàn)對火箭姿態(tài)的調(diào)整。
3、 為了保證垂直發(fā)射的順利進(jìn)行,現(xiàn)代大型火箭多采用垂直組裝、垂直運(yùn)輸、垂直加注燃料的方式,以確;鸺系母鞣N設(shè)備在安裝時就適應(yīng)發(fā)射狀態(tài),減少不確定性,增加火箭發(fā)射的可靠性。
4、 火箭垂直發(fā)射后將飛行一段時間。然后根據(jù)入軌的需要,對火箭姿態(tài)進(jìn)行重新修正,使火箭偏離垂直狀態(tài),進(jìn)入預(yù)定軌道。也就是,根據(jù)任務(wù)的需要,后面還是會“歪”哦。
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