单级火箭前进的最大速度是4.5公里/秒,多级火箭的速度可达到第一宇宙速度7.9公里/秒(物体绕地球作圆周运动的速度)和第二宇宙速度11.2 公里/秒(摆脱地球引力束缚,飞离地球的速度)。
单级火箭 :只有一级的火箭。
单级火箭由箭体结构(包括贮箱)、发动机、推进剂输送系统及制导和控制系统等组成,最上面连接有效载荷。
火箭发射时贮箱力口注推进剂。由于单级火箭不能抛掉废重,因此必须通过增加推进剂力n注量和降低结构质量来获得较大的飞行速度。即使这样,现有的推进剂能量水平也很难使火箭的最大速度达到7km/s以上,因此使用单级火箭难以达到使火箭环绕地球运行的第一宇宙速度,也就是说单级火箭难以用于发射人造地球卫星。
但是随着材料技术和推进技术的不断成熟和进步,用单级火箭发射航天器已不是不可能的了。采用单级火箭可以简化结构设计和减少使用的发动机数量,减少分离次数,从而降低火箭的成本,提高可靠性。美国在这方面已做了大量研究和实验。
多级火箭:
多级火箭是由数级火箭组合而成的运载工具。每一级都装有发动机与燃料,目的是为了提高火箭的连续飞行能力与最终速度。从尾部最初一级开始,每级火箭燃料用完后自动脱落,同时下一级火箭发动机开始工作,使飞行器继续加速前进。
多级火箭可以是串联式的、并联式的或串并联式的,但常用的形式是串联和串并联。串联就是将多个火箭通过级间连接/分离机构连成一串,第一子级在最底下,先工作,工作完毕后通过连接/分离机构被抛弃掉,接着,其上面级火箭依次工作并被依次抛弃,直到有效载荷进入飞行轨道。并联就是将多个火箭并排地连接在一起,周围的子级火箭先工作,工作完毕后被依次抛弃,直至有效载荷进入飞行轨道,中央的芯级火箭最后工作。以这种方式连接的多级火箭又称为捆绑式火箭。如果芯级火箭本身是串联式多级火箭,这种形式就是串并联。
火箭时速度可以达到10.1千米/秒。
火箭用于运载航天器叫航天运载火箭,用于运载军用炸弹叫火箭武器(无控制)或导弹(有控制)。
一般来说,发射高度500公里的太阳同步轨道,火箭入轨时速度为7.6千米/秒;发射地球同步转移轨道,火箭入轨时速度可以达到10.1千米/秒;而发射地月转移轨道,火箭入轨时速度甚至可达10.8千米/秒。
只看数字可能不能直观感受这样的速度究竟有多快,那么我们来举两个例子:
如果用出膛子弹的速度作比较,我国小口径自动步枪打出子弹的那一瞬间,速度为1千米/秒左右。也就是说,火箭最慢的飞行速度,至少是出膛子弹速度的7倍多。
如果用世界百米冠军博尔特的速度来比较,他百米最快的速度是9秒58,相当于每秒跑10米左右。这样算起来,火箭1秒钟飞行的距离,博尔特以最快的速度也要跑上17分钟。
火箭飞行速度取决于火箭发动机的推力和火箭的质量比。发动机的推力越大,火箭飞行的速度越快;火箭的质量比越大,火箭飞行能达到的速度越高。
火箭的质量比是火箭起飞时的质量(包括推进剂在内的质量)与发动机相关机(熄火)时刻的火箭质量(火箭的结构质量,即净重)之比。因此,质量比大,就意味着火箭的结构质量小,所携带的推进剂多。