火箭有几个脚

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火箭一般有四个推进器，也就是四个脚。

我们知道，火箭种目繁多，不可一一列举。在此，我们只重点介绍航天运载火箭的结构和组成，并且只以化学能火箭为主要介绍对象。

事实上，运载火箭主要包括动力系统、控制系统、壳体及结构系统、有效载荷系统四大部分。那么，它们都有什么功用呢下面作一一介绍。

火箭发动机动力系统

火箭发动机是使火箭具有强大推力的动力系统。它包括主动力系统和其他辅助动力设备。如果从燃料形式不同来分，则有固体(推进剂)发动机、液体(推进剂)发动机、固液混合(推进剂)发动机。这里所说的推进剂只包括燃烧剂和氧化剂两部分。这三种推进剂的火箭发动机结构是不同的。

固体火箭发动机

固体火箭发动机通常由燃烧室、喷管和点火装置等组成。燃烧室是放置固体推进剂药柱的场所，燃烧室的后部连接喷管，喷管可以是一个，也可以是多个。而点火装置则是由电爆管、点火药和壳体结构组成，它实际上也是一个小型的固体发动机。点火装置按照不同的点火要求，可以安装在发动机的头部、药柱的中部或尾端。当发动机工作时，先通电使电爆管爆炸，引燃点火药，然后由点火药点燃存放在燃烧室内的药柱，药柱燃烧产生的燃气流通过喷管高速喷出而产生推力。

固体火箭发动机结构较简单，工作可靠，药柱可长期贮存于燃烧室内，但效能较低，工作时间短，不易多次启动，而推力大小、方向的调节也比较困难。

液体火箭发动机

液体火箭发动机一般由推力室、推进剂供应系统和发动机控制系统组成。

推力室是发动机中产生推力的那一部分，它由推进剂喷注器、燃烧室和喷管组成。对非自燃推进剂来说，还有点火装置，如火花塞等。推进剂由喷注器喷入燃烧室，经雾化、混合、燃烧，形成3000℃—4000℃的高温和几十兆帕的高压燃气，在喷管内迅速膨胀，以每秒数千米的速度高速喷出而产生推力。

而推进剂供应系统则是把液体推进剂从贮箱输送到推力室的系统，这就好比是人的心血管系统一样，构造十分复杂。它有挤压式和泵压式两种。对现代大型火箭来说，主要是泵压式(包括泵、涡轮、传动机构和涡轮启动系统等）。

推进剂是靠高速转动的涡轮泵送到推力室的。因此，涡轮泵常常被说成是火箭的心脏。而发动机要工作，必须先让涡轮泵转动起来，这就是涡轮启动系统的任务。涡轮启动系统就像是心脏起搏器一样。涡轮启动系统的种类很多，现以燃气发生器的启动装置为例，来说明推进剂供应系统的工作原理和过程。

燃气发生器是如何点火使推进剂燃烧的呢?工作过程是这样的：燃气发生器包括火药启动器和电爆管。电爆管通电后爆炸，引起火药爆炸，产生低温燃气，进而吹动涡轮叶片，涡轮带动泵旋转，转动起来的泵将推进剂的一部分送进燃气发生器，而另一部分则送进推力室。进入燃气发生器的推进剂燃烧生成高温高压燃气，驱动涡轮泵以更高的速度旋转，将大量的推进剂输送到推力室燃烧，进而产生推力。

而发动机控制系统的作用是控制发动机的启动、点火和关机(即熄火)等工作程序，控制推进剂的混合比例，控制推力的大小和方向等。

其工作程序控制由按事先设计好的程序打开和关闭发动机供应系统的阀门来完成。

而推进剂的混合比例和推力的大小，则通过发动机上特有的装置和方法来控制。

推力方向控制早期采用石墨做成的舵来进行。它安装在喷管的排气出口，像船舶的舵那样，通过改变喷气流的方向来调整推力方向。目前，一般采用摇摆发动机，即通过发动机的偏转来调整推力方向。石墨舵偏转和发动机的摇摆，都是由火箭的控制系统发出命令，通过一个叫做液压伺服机构的装置来完成的。

固液混合火箭发动机

这种火箭发动机一般是由放置固体燃料(或氧化剂药柱)的燃料室、喷管和贮放液态氧化剂和燃烧剂的贮箱以及液体推进剂组分供应系统所组成。

当发动机工作时，可以是固态、液态推进剂组分相互接触时自燃点火，也可以像固体发动机那样安装一个火药点火器。液体推进剂组分的供应则用压缩气体或燃气涡轮泵来供应。

上述三种发动机，不论是哪种类型，要提高其性能，主要是提高发动机的喷气速度。因此，最重要的是选择高性能的推进剂。同时要优化发动机设计方案，在尽量减少发动机自重的同时，提高推进剂的比冲值(即能量效应)。

火箭飞行控制系统

火箭飞行控制系统是运载火箭的“智能”部分，好比是火箭的眼睛、大脑和手脚。通常它是由制导系统、姿态控制与电源配电组成的火箭飞行控制系统和设置在地面的测试检查及发射控制系统组成。

制导系统

制导系统由惯性平台和计算机组成，用于控制火箭发动机准时点火、关机和火箭各级的分离，使火箭能按预定轨道飞行和确保有效载荷的入轨精度。

姿态控制

姿态控制用于纠正火箭在飞行过程中的俯仰、偏航和滚动误差，保持火箭以正确的姿态飞行，并实施定向和防流星碰撞。在动力飞行段，姿态控制通过惯性平台速率陀螺—数字控制器—伺服机构连续控制方案来实现而在惯性飞行段，姿控系统则通过装有小型单组元推进剂发动机的开关控制方案来实现。

电源配电系统

电源配电系统的作用，一是给控制系统的仪器仪表供电和配电二是按火箭飞行的先后工作程序发出时间顺序的命令三是控制火箭工作状态的变化。

火箭测控系统

火箭的制导控制和姿态控制等是由测控系统来实施指挥的。

飞行控制系统主要由测试仪表(陀螺仪、加速度表等)、中间装置(电子计算机等)、执行机构(中磁阀门、电爆器材、姿态喷管、发动机伺服机构等)和电源配电装置(电池、二次电源、配电器等)组成。

其中，测量仪表好比是火箭的“眼睛”，它能随时监视运载火箭飞行路线是否对头，飞行姿态是否正确，并及时发出纠偏信号中间装置则是火箭的“大脑”，它接到测量仪表发来的各种纠偏信号后，立即进行计算和综合处理，并将信号放大后传送给执行机构执行机构接到中间装备传来的命令后，把电信号转变成一种相应的机械运动，准确地对火箭飞行路线或飞行姿态进行纠偏，使发动机能按时点火、关机和实现各级按时分离。所以执行机构好比是运载火箭的“手脚”。 火箭壳体及结构系统

火箭的壳体及其结构系统是安装有效载荷、飞行控制系统、动力装置等箭上设备，并将它们连成一个有机整体的框架系统。

壳体及结构系统不仅肩负着火箭在运输、发射和飞行过程中承受各种外力、保护箭内仪器设备不受损害的任务，而且还有流线型的光滑外壳，使火箭具有良好的空气动力外形和飞行性能。对一枚大型多级液体火箭而言，其箭体结构通常由有效载荷舱、整流罩仪器舱、氧化剂贮箱、燃料贮箱、级间段、发动机推力结构、尾舱和分离机构等组成。

载荷舱

有效载荷舱一般位于运载火箭的顶端，它是安放卫星、飞船等有效载荷的地方。整流罩是保护有效载荷的火箭外壳。在有效载荷与箭体分离前，整流罩将按照控制系统的命令在空中与卫星或飞船脱离。

仪器舱

仪器舱一般在有效载荷舱的下面，它是安装飞行控制系统主要仪器设备的专用舱段。

箭体结构

火箭箭体结构有多种形式，有单级箭体、多级箭体和捆绑式箭体之分。多级运载火箭各级之间的连接方式有串联、并联和串并联三种。串联式火箭是把数枚单级火箭头尾相接，连为一体。并联火箭又叫捆绑式火箭，它是把较大的一枚单级火箭放置中央，称为芯级，在其周围再捆绑若干枚助推火箭，或助推器，称之为助推级。串并联式火箭与并联式火箭的区别在于它的芯级不是一枚单级火箭，而是串联的多级火箭。

知识点

推进剂

推进剂又称推进药，能有规律地燃烧释放出能量，产生气体，推送火箭和导弹的运行。推进剂具有下列特性：①比冲量高②密度大③燃烧产物的气体（或蒸气）分子量小，离解度小，无毒、无烟、无腐蚀性，不含凝聚态物质④火焰温度不高，以免烧蚀喷管⑤有较宽的温度适应范围⑥点火容易，燃烧稳定，燃速可调范围大⑦物理化学稳定性良好，能长期贮存⑧机械感度小，生产、加工、运输、使用中安全可靠⑨若为固体推进剂，还应有良好的力学性质，有较大的抗拉强度和延伸率。常用的推进剂主要有固体、液体两种，少量固液混合体也在试用。

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