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垒匡
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2 内容提要本书按照各国发展运载火箭的时间和成就, 简要介绍了运载火箭的发展历史功能特点及其结构, 对经典事件进行了详细讲解运载火箭怎样从天使到恶魔, 又从恶魔到天使? 它怎样震慑世界, 又怎样影响世界发展进程? 让我们踏着历史的脚步, 走进突破卡门线运载火箭本书文字通俗易懂图片精美, 航天科技知识贯穿于全书, 并穿插许多惊心动魄的故事, 是集知识性与趣味性于一体的适合青少年和普通读者阅读的航天科普读物图书在版编目 (CIP) 数据突破卡门线运载火箭 / 刘进军编著. -- 北京 : 航空工业出版社, ( 世界航天科普丛书 ) ISBN Ⅰ. 1 突 Ⅱ. 1 刘 Ⅲ. 1 运载火箭普及读物 Ⅳ. 1V 中国版本图书馆 CIP 数据核字 (2012) 第号突破卡门线运载火箭 Tupo Kamenxian Yunzaihuojian 航空工业出版社出版发行 ( 北京市安定门外小关东里 14 号 ) 发行部电话 : 北京世汉凌云印刷有限公司印刷全国各地新华书店经售 2012 年 7 月第 1 版 2012 年 7 月第 1 次印刷开本 : /16 印张 :10.25 字数 :218 千字印数 : 定价 :28.00 元 ( 凡购买本社图书, 如有印装质量问题, 可与发行部联系调换 )

3 目录目录玩火箭的亿万富翁穷人的孩子早当家 1 1 活着的传奇 2 火箭狂人 3 猎鹰系列运载火箭 4 火箭能射多远从中国到西方从古代到现在 29 从武器到运载工具 30 从现在到未来 31 新的太空航线 7 火箭, 还是玩具 8 最不着调的企业家 9 目标, 太空 33 火箭的分类 33 火箭的原理 34 飞天大力士最原始的火箭古代火箭 11 武器与娱乐 12 火箭的祖先 12 万户的火箭 14 印度的吉奥科斯 15 火箭, 来自东方 15 火箭祖先的遗憾 16 运载火箭 34 运载火箭组成 36 运载火箭结构 38 火箭发动机箭在弦上火箭设计火箭试验 44 火箭制造 46 火箭总装 47 叩开太空大门太空立法者宇宙公民 21 月亮人 23 火箭检测 48 火箭运输 49 火箭组装 51 火箭定位 51 骑火箭的旅行家 26 1

4 突破卡门线运载火箭 Tupo Kamenxian Yunzaihuojian 小子, 祝你好运速度战胜引力智慧挑战阻力 54 分离就是胜利 55 飞行五部曲 56 进入太空的大门 58 第一个冲出地球面包换人计划飞往星际空间 61 向宇宙进军的先锋 62 第一枚运载火箭 62 愤怒的天使回形针行动灰眼珠与德国血液 67 历史不能重写 68 丘比特的神箭 69 小月亮挂到了天上 70 上升的红星苏 / 俄运载火箭自由空间东方号运载火箭 72 联盟号运载火箭 74 能源号运载火箭 77 质子号运载火箭 79 天顶号运载火箭 80 第聂伯号运载火箭 81 逼上太空美国火箭火箭童子军大力神号运载火箭 84 宇宙神号运载火箭 86 德尔塔号运载火箭 87 土星号运载火箭 89 战神号运载火箭 91 战神 -1 号运载火箭 92 战神 -5 号运载火箭 92 最强大的太空舰队漂亮的混血儿欧洲火箭摘下满天星影子特工的谜雾 96 阿丽亚娜 -4 运载火箭 97 阿丽亚娜 -5 运载火箭 98 天马行空 100 第二个太空明星鹿儿岛的精灵日本火箭太空狂想曲 H 系列运载火箭 104 H-2B 运载火箭 106 向太空长征中国火箭火箭的故乡长征 -1 号运载火箭 109 长征 -2 系列运载火箭 110 2

5 目录长征 -3 号运载火箭 112 长征 -3A 系列运载火箭 112 长征 -4 系列运载火箭 113 长征 -5 号运载火箭 114 古老与现代的传奇印度火箭骑自行车的火箭请留意印度洋上空 117 极轨卫星运载火箭 117 地球静止卫星运载火箭 119 纱丽披在月球上动物敢死队太空中的动物敢死队坐火箭去旅行 124 豹胆英雄 126 猴子宇航员 127 会飞的面包师 128 美猴王的航班 129 哈姆的一小步 130 吹小号的伊诺斯 133 轨道上的红星历史的谜团绝密的登月计划 135 巨无霸登月火箭 136 联盟 -LOK 号载人飞船 137 聪明的登月舱 138 不争气的巨无霸 139 历史的失误 140 元帅之死造导弹如同做香肠地狱般的声音 143 死亡密码 144 海里的卫星方向 : 东南卫星的谜语 148 在太空, 在海里 149 刻在天边的记录发射和毁坏卫星最多的火箭发射卫星最多的火箭 152 成功率最高的火箭 152 发射次数最多的火箭 153 最大的运载火箭 153 运载能力最大的火箭 153 最昂贵的火箭 154 最大的火箭发动机 154 最昂贵的火箭试验 155 最便宜的火箭发射 155 最成功的私人火箭 156 3

6 突破卡门线运载火箭 Tupo Kamenxian Yunzaihuojian 4

7 目标, 太空火箭的分类火箭是一个庞大的家族火箭的分类方法很多, 但火箭的组成部分与工作原理是基本相同的按级数不同, 可分为 : 单级火箭二级火箭三级火箭和多级火箭按射程不同, 可分为 : 近程火箭中程火箭远程火箭和洲际火箭按能源不同, 可分为 : 化学火箭核火箭电火箭光子火箭等按用途不同, 可分为 : 运载火箭布雷火箭气象火箭防雹火箭等按发射方式不同, 可分为 : 陆射火箭海射火箭和空射火箭按有无控制, 可分为 : 有控火箭和无控火箭有控火箭就是人工可以控制遥控的火箭按结构形式不同, 可分为 : 串联火箭并联火箭和串并联火箭按推进剂不同, 化学火箭分为 : 液运载火箭 33

8 突破卡门线运载火箭 Tupo Kamenxian Yunzaihuojian 体 ( 推进剂 ) 火箭固体 ( 推进剂 ) 火箭和固液混合推进剂火箭 ( 即一部分用固体燃料, 另外一部分用液体氧化剂做推进剂的火箭 ) 现今运载火箭大多包含了液体火箭和固体火箭一枚火箭可能第一级是固体燃料, 而第二级是液体燃料火箭的原理人们能够在地球上自由行走活动是因为有地球引力如果引力过大, 人将步履维艰 ; 如果引力过小, 人将飘起来火箭要发射升空, 必须克服地球引力根据牛顿万有引力的理论, 火箭越重, 火箭的动力就要越大, 燃料就需要越多然而, 火箭的燃料多了, 体积也就越大如果火箭的体积大了, 空气阻力也会随之增大为了减小空气阻力, 火箭会被制造成细细长长的样子, 头部尖尖的火箭推进原理依据牛顿第三定律 : 两个物体之间的作用力和反作用力, 总是同时在同一直线上, 大小相等, 方向相反火箭是利用火箭发动机喷射火焰产生反作用力向前推进的飞行器它自身携带推进剂, 不依赖外界产生推力, 可以在大气层内, 也可以在大气层以外飞行火箭发动机点火以后, 推进剂在发动机的燃烧室里燃烧, 产生大量高压燃气 ; 高压燃气从发动机喷管高速喷出, 所产生的对火箭的反作用力, 使得火箭沿燃气喷射的反方向前进火箭的燃料被称为推进剂推进剂在发动机内燃烧爆炸, 产生高速喷气流, 转化成的推力使火箭向前飞去推进剂分为固体推进剂和液体推进剂固体推进剂, 从底层向顶层或从内层向外层快速燃烧, 产生推力推进火箭前进液体推进剂, 用高压气体对燃烧剂与氧化剂储箱增压, 然后用涡轮泵将燃烧剂与氧化剂输进燃烧室, 产生推力推进火箭前进运载火箭运载火箭是指携带有效载荷从地球表面发射到外层空间的火箭, 又称为航天运载火箭运载火箭一般都是在战略导弹技术的基础上发展而来的, 具有攻击毁灭的特点, 是先进威猛和强大的象征运载火箭是一种利用火箭原理运送物体的运输工具运载火箭飞天必须克服地球引力和空气阻力两大障碍运载火箭按功能可分为 : 航天运载火箭武器运载火箭探空运载火箭和普通运载火箭这里只介绍航天运载火箭航天运载火箭是航天运输工具航天运载火箭的用途是把卫星宇宙飞船空间探测器空间站航天飞机等有效载荷送入太空轨道 34

9 目标, 太空 Mubiao,Taikong 航天运载火箭的最近目标是距太空 250 千米的近地轨道或近地转移轨道 ; 较远目标是将探月飞船月球探测器射向地月轨道 ; 最远目标是将空间探测器发送到星际航行轨道, 送出太阳系太空的起点在哪里? 距离地球 100 千米的高空, 那里空气非常稀薄, 地球大气密度很低, 地球引力极小科学家以距离地球 100 千米的高空为界线, 由美国科学家冯卡门的名字命名, 称为卡门线卡门线以内的地球大气层, 称为天空 ; 卡门线以外的空间, 称为太空运载火箭怎样飞向太空, 进入轨道呢? 在目前技术条件下, 即使用高效的液氢液氧作推进剂, 火箭前进的最大速度是 4.5 千米 / 秒要把卫星送上几百或几万千米的高空, 并具有冲破地球引力的速度, 用单级火箭是很难达到的突破卡门线单级火箭无法使卫星达到环绕速度, 不能做航天器的运载火箭根据齐奥尔科夫斯基的多级火箭理论, 多级火箭能够胜任这一任务多级火箭接力飞行, 速度可达到 7.9 千米 / 秒, 即第一宇宙速度发射卫星只要用二级或三级火箭就足够, 还可用一枚多级火箭同时发射多颗卫星运载火箭是运载工具火箭头部安装上弹头就是导弹或洲际导弹 ; 头部安装上卫星就可以发射卫星 ; 身上挂上航天飞机就可以发射航天飞机为了能在没有大气的空间飞行, 运载火箭需要自带燃烧剂和氧化剂作为燃料航天运载火箭是专门向太空运送卫星空间探测器和航天飞机等运载火箭航天运输工具 35

10 突破卡门线运载火箭 Tupo Kamenxian Yunzaihuojian 礼物而设计的一枚火箭有多厉害, 要看火箭的运载能力有多大, 能送多少礼物, 还要看能送多远运载能力越大, 运送距离越远, 说明这枚火箭的力量越大, 发送的礼物越多且越远世界上著名运载火箭有美国的大力神宇宙神德尔塔土星系列运载火箭 ; 苏联 / 俄罗斯的东方宇宙联盟第聂伯质子和天顶系列运载火箭 ; 欧洲的阿丽亚娜织女星系列运载火箭 ; 日本的 N H 系列运载火箭 ; 中国的长征系列运载火箭等航天运载火箭的目标只有一个 : 太空运载火箭组成阿丽亚娜 -4 号火箭发动机运载火箭的基本组成部分包括 : 箭体结构推进系统控制系统遥测系统安全系统外弹道测量系统瞄准系统等运载火箭的天性就是爆发力大火箭推进系统是火箭飞行的动力源航天火箭推进系统按火箭推进原理分为两种不同用途的推进系统 1. 大推力发动机大推力发动机主要用于运载火箭它发力起飞升高, 加速至所需要的宇宙速发动机的燃烧室 36

11 目标, 太空 Mubiao,Taikong 度它产生的反作用加速度一般大于重力加速度火箭推进系统工作持续的时间短, 往往只有几分钟, 有的运载火箭采用捆绑助推器加速, 也需要大推力发动机, 工作时间更短 2. 小推力发动机小推力发动机又称为空间发动机多级火箭上面级级间分离用的发动机, 也属于空间发动机之列小推力发动机分为调姿发动机游动发动机反推发动机等, 主要安装在卫星宇宙飞船航天飞机空间探测器空间站多级火箭等航天器上它在空间控制轨道变换轨道校正姿态稳定和控制在月球和行星表面的着陆和起飞重返大气层和降落, 以及克服航天器旋转等小推力发动机产生的反作用加速度一般小于重力加速度航天火箭推进系统按使用推进剂不同, 分为三种类型 : 以化学反应为能源的化学火箭发动机, 以核反应为能源的核火箭发动机, 以辐射能为能源的火箭发动机火箭箭体用来安装和连接火箭各个系统, 并容纳推进剂箭体除要求具有良好的流线型, 减少空气阻力外, 还要求在既定功能不变的前提下, 重量越轻越好, 体积越小越好在起飞重量一定时, 结构质量较轻, 就可获得较大的飞行速度或射程有效载荷是指运输工具承载的有效货物一辆公共汽车的有效载荷, 除了公共汽车和汽油以外, 乘客货物和其他物品都是有效载荷航天的有效载荷分为运载火箭有效载荷和航天器有效载荷运载火箭的有效载荷是人造卫星宇宙飞船空间探测器或各种仪器等航天器, 当然也包括宇航员运载火箭的有效载荷有大有小, 有长有短, 有粗有细, 有的还有生命和毒性运载火箭根据有效载荷的不同形状, 使用不同的整流罩为了符合空气动力学航天动力学和弹道学等原理, 整流罩都呈流 37

12 突破卡门线运载火箭 Tupo Kamenxian Yunzaihuojian 土星 -5 大力神德尔塔阿丽亚娜 -4 阿丽亚娜 -5 日本 H-2 世界著名运载火箭的内部结构线型的圆筒尖顶运载火箭结构运载火箭系统将一些组件分别放置在各级的适当部位级与级之间靠级间段连接有效载荷装在仪器舱的里面, 外面套有整流罩运载火箭一般由 2 ~ 4 级火箭组成每一级火箭都包括箭体结构推进系统和飞行控制系统末级有仪器舱, 内装制导与控制系统遥测系统, 有的还有安全自毁和其他附加系统运载火箭的结构分为四大舱段 : 1. 有效载荷舱段 : 它位于火箭的头部, 可装载人造卫星宇宙飞船它的外部 38

13 目标, 太空 Mubiao,Taikong 运载火箭的有效载荷 : 人造卫星航天器或核弹头是流线型的整流罩, 保护航天器和减少空气阻力当火箭飞出大气层时, 自动分离并抛掉 2. 控制仪器舱段 : 是火箭的指挥中枢, 在火箭的内部控制仪器舱主要有制导系统姿态控制系统电源和配电等系统它们控制运载火箭, 使之保持一定姿态, 确保其按正确的轨道飞行 3. 推进剂储箱舱段 : 在火箭的内部, 装载推进剂它占去运载火箭体积的大部分为了增大装载能力, 储箱造型设计成球形, 材料越轻越好, 强度越高越好, 一般多采用高强度铝合金材料制成 4. 发动机舱段 : 位于火箭的后部有的火箭在外部安装尾翼发射前, 运载火 39

14 突破卡门线运载火箭 Tupo Kamenxian Yunzaihuojian 箭通过它与发射架相连 ; 发射后在飞行过程中保持外形完整和稳定飞行轨道火箭专家往往根据火箭发动机的喷管和布局来判断和评价火箭发动机的动力和威力如果火箭发射的有效载荷比较大, 可以在一枚火箭外面捆绑几枚小火箭, 称为捆绑式火箭捆绑式火箭是指将多枚火箭并排或围绕芯级火箭捆绑起来发射的火箭捆绑式火箭可产生更大的推力由于捆绑式火箭推力大, 所以可以用它来运载更重的航天器苏联早期发射的东方号俄罗斯的联盟号和质子号欧洲空间局的阿丽亚娜号日本的 H-2B 中国的长征 -2E 号长征 -2F 号都是捆绑式运载火箭捆绑式运载火箭中间的大火箭称为芯级火箭, 外围捆绑的火箭称为助推火箭助推火箭可以是固体或液体火箭, 数量也可根据运载能力大小和需要来选择俄罗斯的质子号可以做到 1 枚芯级火箭,6 枚助推火箭 ; 美国的德 40

15 目标, 太空 Mubiao,Taikong 各种捆绑式助推火箭尔塔 -2 号竟达到 9 枚助推火箭运载火箭是一个多功能的平台它可以根据任务发射多种航天器运载火箭只要更换整流罩, 就可以装载不同造型的航天器俄罗斯曾用运载火箭一次装载了多颗小卫星微卫星和纳米卫星, 但发射失败 ; 一次装载了 14 颗卫星, 发射成功欧洲空间局将世界上最大最重的货运飞船凡尔纳号送上太空火箭发动机火箭发动机根据火箭分类和功能的不同, 可分为液体火箭发动机和固体火箭发动机液体火箭发动机是指使用液体推进剂的化学火箭发动机, 被誉为火箭的心脏液体火箭发动机一般由推力室推进剂供应系统发动机控制系统组成火箭推进剂, 分为燃料和氧化剂燃料, 又称为燃烧剂, 可以是液态氢煤油等 ; 氧化剂主要是液态氧, 如四氧化二氮氧化剂和燃烧剂等必须储存在不同的储箱中若把 1 千克 41

16 突破卡门线运载火箭 Tupo Kamenxian Yunzaihuojian 的有效载荷送入轨道, 火箭就得消耗 62 千克液体推进剂它的优点是比冲高推力范围大能反复起动能控制推力大小工作时间较长等 ; 缺点是由于液体火箭发动机使用液体燃料, 需要临时加注推进剂液体火箭发动机的推力室是火箭发动机的重要部件它的点火器负责为液体推进剂点燃, 产生燃烧, 将化学能转变成推进力推力室由推进剂喷嘴燃烧室喷管组件等组成推进剂通过喷注器喷入燃烧室, 经雾化蒸发混合和燃烧等过程产生燃烧爆炸, 以 2500 ~ 5000 米 / 秒的速度从喷管中冲出, 产生推力燃烧室内压力可达 200 个大气压 1 温度 3000 ~ 4000 当火箭点火后, 大量的火焰从喷管中喷射而出, 直冲云霄, 发出惊天动地的震动声和声浪声, 十分壮观固体火箭发动机是使用固体推进剂的化学火箭发动机固体推进剂有聚氨酯聚丁二烯端羟基聚丁二烯硝酸酯增塑聚醚, 以及复合推进剂等固体火箭发动机由推进剂药柱燃烧室喷管组件和点火装置等组成, 由高强度合金钢钛合金, 以及复合材料制造固体火箭发动机使用固体推进剂, 简称为药柱药柱是由固体推进剂与少量添加剂制成的中空圆柱体, 中空部分为燃烧面药柱外观像柏油, 摸起来有点弹性, 横截面形状可为圆形星形管形或十字形等, 直径 5 ~ 60 毫米当药柱进入燃烧室中燃烧时, 燃烧室将达到 2500 ~ 3500 的高温, 产生极高压力, 随后压力转变为巨大的爆发力固体火箭发动机的优点是结构简单点火容易推进剂密度大安全系数高操纵方便可靠等 ; 缺点是工作时间短重复起动困难固体火箭发动机的结构 1 1 标准大气压 = 千帕 42

图书在版编目穴 CIP 雪数据做事细节全书 / 赵彦锋编著郾北京 : 企业管理出版社, ISBN Ⅰ 郾做... Ⅱ 郾赵... Ⅲ 郾工作方法通俗读物 Ⅳ 郾 B 中国版本图书馆 CIP 数据核字 (2005) 第号书

做事细节全书赵彦锋著企业管理出版社图书在版编目穴 CIP 雪数据做事细节全书 / 赵彦锋编著郾北京 : 企业管理出版社, 2005.11 ISBN 7-80197-338-0 Ⅰ 郾做... Ⅱ 郾赵... Ⅲ 郾工作方法通俗读物 Ⅳ 郾 B026-49 中国版本图书馆 CIP 数据核字 (2005) 第 136676 号书名 : 做事细节全书作者 : 赵彦锋责任编辑 : 吴太刚