3-3 火箭飞行原理 “长征二号 F”运载火箭
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
组成： 四个液体助推器、芯一级火箭、芯二级 火箭、整流罩和逃逸塔。
包括控制系统、故障检测系统、遥测系统、外 测安全系统、逃逸系统、箭体结构、动力系统、 推进剂利用系统、附加系统和地面设备等１０ 个分系统。
3-3 火箭飞行原理
3-3 火箭飞行原理 设气体的喷射速度
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
u
' 0
为恒矢量.
t 0 火箭质量: m , 火箭速度: v0 t t 火箭质量: m, 火箭速度: v
v m dm mdv u dm dv u m v0 m0 m0 m0 v v0 u ln 质量比 m m m0 v v0 u ln u>0 为标量 m
质量比越大, 火箭的速度越大.
3-3 火箭飞行原理
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
多级火箭是由构造类似，大小不同的火箭连接而成的，在飞行 过程中，当某一级火箭的燃料烧完后这一级火箭自动脱落，下 一级火箭又开始工作，......直到最后一级的燃料用尽时，火箭就 达到了所需速度。 设火箭初速度为零，每级火箭的喷气 速度相同为u，则第一级 火箭燃料用尽后的火箭速度是： m
Δp mΔv u Δm dp dv dm m u dt dt dt
动量的改变为:
dm dm dp dv dm m u dt dt dt dt dt
3-3 火箭飞行原理
根据质点系的动量定理:
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
二 火箭飞行原理
Luo Yilin Department of Physics, STU March, 2008 Email: ylluo@
3-3 火箭飞行原理 一 飞船与火箭
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
2003年10月15日，执行中国首次载人航天飞行任务的航天员 杨利伟进入“神舟”五号 .
v1 u ln
第二级火箭燃料用尽后的火箭速度是：
m1
0
第三级火箭燃料用尽后的火箭速度是：
m10 v2 v1 u ln m2
m20 v3 v2 u ln m3
3-3 火箭飞行原理
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
对于三级火箭, 燃料用尽后的火箭速度是：
m0 m10 m20 v3 u ln m ln m ln m 1 2 3
3-3 火箭飞行原理
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
2008年9月25日21时10分，长征二号F型运载火箭点火，神舟七号 飞船在酒泉卫星发射中心点火升空。
3-3 火箭飞行原理
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
航天员景海鹏、翟志刚、刘伯明出征仪式
航天员景海鹏、翟志刚、刘伯明出征仪式
3-3 火箭飞行原理
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
神舟七号航天员团队
3-3 火箭飞行原理
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
北京时间2008年9月27日16时，翟志刚出舱作业,实现了中国历史上第 一次的太空漫步，使中国成为第三个有能力把太空人送上太空并进 行太空漫步的国家。飞船于北京时间2008年9月28日17点成功着陆于 中国内蒙古四子王旗。
dp dv dm F m u dt dt dt dv dm m Fu dt dt
F 0
( F 为作用于系统的合外力)
火箭发动机的推力
对于在远离地球大气层之外, 星际空间中飞行的火箭, 可认 为
dv dm m u 即 mdv u dm dt dt
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
逃逸塔是在飞船发射出现危及航天员生命安全 的异常情况下才发挥作用的救生设施. 它的任务是在火箭起飞前900秒到起飞后160秒 时间段内，也就是飞行高度在0—110公里时， 万一火箭发生故障，它可以拽着轨道舱和返回 舱与火箭分离，并降落在安全地带，帮助飞船 上的航天员脱离险境。
3-3 火箭飞行原理
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
神舟七号搭载火箭 图片
神舟八号航天飞 船将于2011年发 射升空(图)
3-3 火箭飞行原理
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
火箭是目前唯一能使物体达到宇宙速度，克服或摆脱地 球引力，进入宇宙空间的运载工具。 早在1956年，中国就开始展开现代火箭的研制工作。 1964 年6月29日，中国自行设计研制的中程火箭试飞成功之 后，开始着手研制多级火箭，向空间技术进军。经过了五年 的艰苦努力,1970年4月24日“长征1号”运载火箭诞生, 首次 发射“东方红 1 号”卫星成功。中国航天技术迈出了重要的 一步。 现在, 我国已经自行研制了12种型号的“长征”运载 火箭，形成一套完整系列，能够满足各种轨道、各种航天器 的发射需要，具有较强的国际竞争能力。可以说，“长征” 系列火箭已经走向世界，享誉全球，在国际发射市场占有重 要一席。
(对地)
气对地=气对箭+箭对地
气对地速度=u v Δv
3-3 火箭飞行原理
时刻 t 系统的动量:
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
pt mv
时刻 t+Δt 系统的动量:
pt Δt m Δmv Δv Δmv Δv u
3-3 火箭飞行原理
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
10月15日电 中国在酒泉卫星发射中心进行首次载人航天发射。 9时整，“长征”二号Ｆ型火箭点火升空。
3-3 火箭飞行原理
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
10月15日18：40分50秒，中国航天员杨利伟乘坐“神舟五号” 飞船在太空中展示中国国旗和联合国旗。
3-3 火箭飞行原理
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
二 火箭飞行原理 在火箭发射过程中，燃料不断燃烧变成热气体，并以 高速从火箭尾部向后喷出，因而推动火箭向前作加速 运动。
时刻t: 火箭+燃料
m
m Δm
v
(对地)
时刻t+Δt: 火箭+燃料
u
(对箭) 气体: Δm
v Δv
3-3 火箭飞行原理
*3-3 火箭飞行原理; 3-5 保守力与非保守力 势能；
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
3-1 质点和质点系的动量定理； 3-2 动量守恒定理；
3-4 动能定理； 3-6 功能原理 机械能守恒定理；
3-7 能量守恒定理；
3-8 经典力学的成就和局限性
*3-3 火箭飞行原理
一 飞船与火箭
3-3 火箭飞行原理
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
整流罩由高强度、轻质、耐高温，且无线电透波 性强的材料制成，位于运载火箭的顶 部，在保持 火箭气动外形的同时，给有效载荷－－航天器披 上坚固的铠甲。 整流罩的外形尺寸是根据火箭的气动特性要 求和装载航天器所需的空间尺寸设计的。火箭升 空前，整流罩在地面保护航天器，保证航天器对 温度、湿度、洁净度的要求。火箭升空穿过大气 层时，整流罩可以使航天器免受气动力和气动热 影响以至损伤。运载火箭飞出大气层后，整流罩 将沿箭体纵向分成两瓣并被抛开，完成它定律
2005年10月12日9时0分0秒，神舟六号在酒泉卫星发射中心点火升空
3-3 火箭飞行原理
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
费俊龙, 聂海胜
3-3 火箭飞行原理
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
3-3 火箭飞行原理
第三章动量守恒定律和能量守恒定律