浅谈喷气发动机和火箭之间的差异

喷气发动机和火箭发动机一样,都是通过向所需加速的相反方向喷出热气体来实现推进。牛顿第三定律表明喷出的热气体的对喷气发动机或火箭推进的飞船产生了一个与气体喷出方向相反的反作用力;赋予气体的动量与赋予飞船的动量完全相反。

两种发动机之间的主要区别在于火箭需要自行运载燃烧所需的氧气。喷气发动机需要从大气中获取氧气进行燃烧。所以它无法在太空真空中进行运作。

一者是飞机,而另一者是火箭!这在我看来是非常不同的!

正经地说,喷气发动机和火箭的工作原理是存在严重差异的(我猜想细节上的差异会更大,但是我只只能从物理角度解释 )。

首先我要指出两者的相似之处:两者都燃烧燃料,两者都通过燃烧燃料以获得动力。啊!当然,两者都会“飞”。

喷气飞机的发动机工作方式如下:发动机的前部吸入空气。吸入的空气和发动机内的燃料一起燃烧。由此产生大量气体高速向后喷射,这既推动飞机前进,又吸入更多空气进入发动机。在正常飞行中,发动机用于推进飞机前进。实际的“上升”是通过经强风流过的机翼获得的(针对机翼如何抬起飞机有些争议,分为“伯努利”和“牛顿”两派......但这又是另一回事了。)

相反,火箭同时携带燃料(固态或液态)和氧气。因此火箭无需从前部吸入空气。它所需要的是用氧气燃烧燃料,然后以高速向后喷射。这种动量用于提升和推进火箭两方面,没有机翼用于“上升”,所有机翼都是用于转向的。

火箭通常比喷气发动机要强大的多,也更耗资源。大多数的飞机(不知是否有例外)不能垂直攀升,而火箭就是为垂直攀升而设计的。喷气发动机在大气层外几乎没有用处,但是火箭可以正常工作,因为火箭自己携带燃料和氧气。

喷气发动机和火箭最大的不同在于他们的推进系统。喷气发动机使来自空气中的氧气和燃料在高温下结合。通常需要火花来点燃燃料,但是一旦发动机开始运转它就会一直运转直到氧气或者燃料燃烧殆尽。发动机被尾部喷出的热气体向前推进,就像用花园的水管喷水时它会回给你一个力一样。相比之下,火箭发动机并不是所谓的“空气呼吸器”。

火箭可以在任何地方工作,可以在真空中或者在大气层。航天飞机是一个很好的例子,航天飞机使用两种主要类型的火箭发动机。你可以在航天飞机底部看到大型喷嘴和液体燃料火箭发动机。它们将液态氢和液态氧一起喷射到锥体的底部,只要有燃料和氧气的供给它们就会一直燃烧。然而,火箭不使用空气,它可以在任何高度或者太空中运行。问题是现在飞船不仅要携带燃料还需要携带氧气。航天飞机机身巨大的棕色灌是主要的燃料箱,用于同时容纳燃料和氧气。来抬升所有这些重量需要巨大的能量,这需要更多的燃料和空间,对应更多的重量。从某种层面上说使用液体燃料火箭就是和自己作对。你可以看到与航天飞机相比土星5号火箭有多大,你可以比较有效荷载。这是固态火箭助推器的用武之地。

在航天飞机侧翼的长而相对薄的火箭是固体火箭助推器。固体火箭助推器充满氧化铝粉末。底部有一小部分起始材料让它们启动。固体火箭问题最大的问题是......它们不能关闭。固体的助推器比液体发动机拥有更多的动力,它们的重量更轻,也更为可靠,但它们不能被关闭。不然的话,“挑战者”也不会失败。

简而言之,就是这样。喷气发动机混合空气和燃料,并燃烧它以推动自己。液体火箭混合自行携带的燃料和氧气。固体火箭内部携带所有的燃料,燃料很轻,但是一旦启动他们就无法停止。希望我的回答可以解答你的所有疑问。

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. physlink- Frank DiBonaventuro

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