【简介:】运载火箭是用来推动飞船升空用的,一般分三级,会在火箭发射过程中逐级分离。如在阿波罗计划中使用的大力神5号运载火箭,中国的则是长征系列。
航天飞机是美国制造的一种航天器,其
运载火箭是用来推动飞船升空用的,一般分三级,会在火箭发射过程中逐级分离。如在阿波罗计划中使用的大力神5号运载火箭,中国的则是长征系列。
航天飞机是美国制造的一种航天器,其特点在于可以像飞机一样滑翔降落,升空也不用运载火箭,而是采用专用的推进器。如美国的奋进号、亚特兰蒂斯号等。
宇宙飞船和人造卫星差不多,就是发射到轨道运行的,发射时位于运载火箭顶端。不过宇宙飞船一般是载人的,有舱体;人造卫星无可无舱体。如神州七号宇宙飞船。
绝密飞行里镜头里发生的情况是什么
音障现象
音障是一种物理现象,当物体(通常是航空器)的速度接近音速时,将会逐渐追上自己发出的声波。声波叠合累积的结果,会造成震波(Shock Wave)的产生,进而对飞行器的加速产生障碍,而这种因为音速造成提升速度的障碍称为音障。突破音障进入超音速后,从航空器最前端起会产生一股圆锥形的音锥,在旁观者听来这股震波有如爆炸一般,故称为音爆或声爆(Sonic Boom)。强烈的音爆不仅会对地面建筑物产生损害,对于飞行器本身伸出冲击面之外部分也会产生破坏。
除此之外,由于在物体的速度快要接近音速时,周边的空气受到声波叠合而呈现非常高压的状态,因此一旦物体穿越音障后,周围压力将会陡降。在比较潮湿的天气,有时陡降的压力所造成的瞬间低温可能会让气温低于它的露点(Dew Point)温度,使得水汽凝结变成微小的水珠,肉眼看来就像是云雾般的状态。但由于这个低压带会随着空气离机身的距离增加而恢复到常压,因此整体看来形状像是一个以物体为中心轴、向四周均匀扩散的圆锥状云团。
飞机音障共振瞬间
人们在实践中发现,在飞行速度达到音速的十分之九,即马赫数MO.9空中时速约950公里时,局部气流的速度可能就达到音速,产生局部激波,从而使气动阻力剧增。要进一步提高速度,就需要发动机有更大的推力。更严重的是,激波能使流经机翼和机身表面的气流,变得非常紊乱,从而使飞机剧烈抖动,操纵十分困难。同时,机翼会下沉、机头往下栽;如果这时飞机正在爬升,机身会突然自动上仰。这些讨厌的症状,都可能导致飞机坠毁。这就是所谓“音障”问题。由于声波的传递速度是有限的,移动中的声源便可追上自己发出的声波。当物体速度增加到与音速相同时,声波开始在物体前面堆积。如果这个物体有足够的加速度,便能突破这个不稳定的声波屏障,冲到声音的前面去,也就是冲破音障。
一个以超音速前进的物体,会持续在其前方产生稳定的压力波(弓形震波)。当物体朝观察者前进时,观察者不会听到声音;物体通过后,所产生的波(马赫波)朝向地面传来,波间的压力差会形成可听见的效应,也就是音爆.
当飞机的飞行速度比音速低时,同飞机接触的空气好像“通信员”似的,以传递声音的速度向前“通知”前面即将遭遇飞机的空气,使它们“让路”。但当飞机的速度超过音速时,飞机前面的空气因来不及躲避而被紧密地压缩在一起,堆聚成一层薄薄的波面——激波,激波后面,空气因被压缩,使压强突然升高,阻止了飞机的进一步加速,并可能使机翼和尾翼剧烈振颤而发生爆炸。
而音障不单单仅有声波,还有来自空气的阻力,当飞行物体要接近1马赫(声速单位)飞行时,前方急速冲来的空气不能够像平常一样通过机身扩散开,于是气体都堆积到了飞行体的周围,产生极大的压力,也会引发出一种看不见的空气旋涡,俗称“死亡漩涡”这也被叫做音障,如果机身不作特殊加固处理,那么将会被瞬间摇成碎片。
音障的解释
物体与流体发生相对运动时,会对流体产生扰动。
下面,以飞机与大气的扰动为例,当飞机引起大气的扰动之后,这个扰动将以波的形式向空间传播。理想的形式为球面波。但根据相对运动原理,在1时刻飞机在地点1引起球面波1,之后飞机以v的速度前行,球面波以u的速度扩散,在2时刻飞机在地点2引起球面波2,两者速度不变。如此积累,因为飞机始终在向前,则若干波的叠加后形状。
以上是飞机匀速飞行的情况,若飞机加速,则情况更加明显。 如果飞机速度没有超音速,即v<u,则波始终在飞机之前。但当v=u时,则飞机与波开始保持静止。飞机继续加速,v>u时,第一次引起的扰动波将与以后引起的扰动波叠加,并始终处于飞机前部不远处。这个不断叠加的波就是我们通常所谓的激波了。
接近音障
第二次世界大战后期,战斗机的最大速度,已超过每小时700公里。要进一步提高速度,就碰到所谓“音障”问题。
声音在空气中传播的速度,受空气温度的影响,数值是有变化的。飞行高度不同,大气温度会随着高度而变化,因此音速也不同。在国际标准大气情况下,海平面音速为每小时1227.6公里,在11000米的高空,是每小时1065.6公里。时速700多公里的飞机,迎面气流在流过机体表面的时候,由于表面各处的形状不同,局部时速可能出700公里大得多。当飞机再飞快一些,局部气流的速度可能就达到音速,产生局部激波,从而使气动阻力剧增。
这种“音障”, 曾使高速战斗机飞行员们深感迷惑。每当他们的飞机接近音速时,飞机操纵上都产生奇特的反应,处置不当就会机毁人亡。第二次世界大战后期,英国的喷火式战斗机和美国的“雷电”式战斗机,在接近音速的高速飞行时,最早感觉到空气的压缩性效应。也就是说,在高速飞行的飞机前部,由于局部激波的产生,空气受到压缩,阻力急剧增加。“喷火”式飞机用最大功率俯冲时,速度可达音速的十分之九。这样快的速度,已足以使飞机感受到空气的压缩效应。为了更好地表达飞行速度接近或超过当地音速的程度,科学家采用了一个反映飞行速度的重要参数:马赫数。它是飞行速度与当地音速的比值,简称M数。M数是以奥地利物理学家伊·马赫的姓氏命名的。马赫曾在19世纪末期进行过枪弹弹丸的超音速实验,最早发现扰动源在超音速气流中产生的波阵面,即马赫波的存在。M数小于1,表示飞行速度小于音速,是亚音速飞行;M数等于1,表示飞行速度与音速相等;M数大于1,表示飞行速度大于音速,是超音速飞行。
第二次世界大战后期,飞行速度达到了650-750公里/小时的战升机,已经接近活塞式飞机飞行速度的极限。例如美国的P-5lD“野马”式战斗机,最大速度每小时765公里,大概是用螺旋桨推进的活塞式战升机中,飞得最快的了。若要进一步提高飞行速度,必须增加发动机推力但是活塞式发动机已经无能为力。航空科学家们认识到,要向音速冲击,必须使用全新的航空发动机,也就是喷气式发动机。