飞行器在太空飞行是如何控制方向和速度的?

核心提示确实如“灼眼的氢氧化钫”所言,卫星在发射时靠的是火箭发动机,但是在卫星脱离火箭前,火箭再次按照要求赋予卫星最后的速度调整和按照卫星的要求调整姿态或是起旋,之后就全靠卫星自己了。卫星常自带化学火箭,被称做轨道发动机和姿态控制发动机,当然也有不

确实如“灼眼的氢氧化钫”所言,卫星在发射时靠的是火箭发动机,但是在卫星脱离火箭前,火箭再次按照要求赋予卫星最后的速度调整和按照卫星的要求调整姿态或是起旋,之后就全靠卫星自己了。卫星常自带化学火箭,被称做轨道发动机和姿态控制发动机,当然也有不带的,发射上去飞几天就不要了,等它自己坠毁。我们常见的低轨道、低质量卫星,轨道发动机推力一般都比较小,而高轨道、高质量的卫星,推力就比较大了。也有不是化学火箭的,只是一个储气罐,类似我们给打火机充气的那种气罐,放点气来修正轨道和姿态。这都是根据卫星的任务、质量等来确定的。姿态控制发动机的喷口不像轨道发动机那样只朝一个方向释放,而是根据卫星的形状和轨道姿态,分布在卫星多个位置的。比如说“风云2号”气象卫星,它是一个圆柱体,而且是绕轴线自旋的。在脱离火箭时,火箭给它一个初始旋转,但是这种旋转是容易不稳定的,俗称“张动”,这就需要卫星姿态控制发动机及时进行修正,保证卫星的指向和旋转速度,否则可能由于“张动”过度,而改变旋转特性。你可以想象一个瘦高个陀螺立着在桌子上转动,转着转着,不稳定,就倒下了那种状态。这种发动机都是需要喷射工质的,也就是所谓“工质发动机”(三体里有说),工质一旦消耗结束,卫星只能自求多福了,轨道和姿态无法维持,最终成为一个废星,这也就是卫星的寿命的重要决定因素。但是有一种新的方式,一种非工质的轨道维持系统,那就是使用电磁场。卫星上缺工质,但是不缺电。在卫星上建立一个大型的电磁铁,利用地球磁场对它的斥力,来维持卫星轨道。地球磁场对卫星产生的斥力,虽然很小,可能只有几克力,甚至小得几乎可以忽略不计,但是可以长期作用,而卫星的轨道跌落也是一个非常缓慢的过程,只要持续产生作用,就能够起到维持卫星轨道和姿态的作用。也以我国的风云1和风云3系列卫星为例,都采用该技术,在轨时间大大延长,仅受限于卫星使用器件的寿命和加工工艺了。

希望采纳

进入太空后即使关掉发动机火箭依然可以前行如果一直在前行那么怎么拐弯呢?

人进入太空以后,航天医学专家就利用特有的失重条件,对睡眠进行深入的研究。 由于失重,人的方向感丧失了,所以不管人体处于什么方向,是横还是竖,是正还是倒,都可以飘浮着在空中睡眠。 但是,为了安全应该睡在有防火等功能的固定着的睡袋中,以免飞船加减速时碰伤,或被流动气流推动误碰仪器设备开关。

为了提高睡眠质量,还应创造条件,产生与地面上睡眠相同的感受,如给睡袋充气,或用绷带绑紧,使它向人体施加一定的压力,以模拟地球重力;带上眼罩,不让航天器上快速交替的昼夜节奏影响睡眠,或者用灯光模拟地面上的昼夜节奏;带上耳塞,不让仪器设备和静电产生的噪声干扰睡眠,有条件时,应设专门的消音寝室。

在失重环境中,会产生头、四肢等可转动的肢体与躯干分离的幻觉,以及“灵魂出窍”的幻觉,特别是在朦胧的睡眠中是这样。美国一位“阿波罗”登月航天员这样说过,“当你在睡眠中发现自己身体下面没有任何支撑的东西时,会有一种掉进万丈深渊的感觉。”

还有一名航天员,睡眠时习惯将手臂放在睡袋外。一次在他将要睡醒时,朦胧中发现有两个怪物正迎面向他飘来,吓出他一身冷汗。定过神来后,才知道那两个“怪物”原来是自己的两条手臂。在那以后,规定航天员睡眠时应将手臂放在睡袋内,如果非要放在睡袋外,应将双臂绑住。绑住手臂的另外一个作用是,不让手臂在睡梦中碰着仪器设备的开关。

航天医学工作者除在技术层面上对失重环境中的睡眠进行研究外,也对睡眠的本质和作用进行研究。如美国曾对“天空实验室”上航天员的睡眠进行过测量,了解到失重环境中的睡眠,与以往的睡眠研究将睡眠划分的6个阶段相符,只是较深度的睡眠阶段(第三个阶段)较长,醒来的次数较少。

现代睡眠研究认为,睡眠的过程是在慢波睡眠和快速眼部活动睡眠两种状态之间切换。对睡眠的作用是休息还是复原,是储存能量还是处理信息,则尚在争论之中。深入对失重环境中的睡眠进行研究,或许能为解开睡眠之谜提供线索。

火箭的飞行姿态和方向是怎么控制的

首先纠正两个概念。

第一,“即使关掉发动机火箭依然可以前行如果一直在前行”——如果火箭处于一片没有任何天体的广阔空间——用物理语言来说即“平直空间”之中,这么说是对的。但实际上,我们人类发射的火箭都运行在近地空间,至少全是在太阳系里(先锋10/11、旅行者1/2四艘探测器的携带的燃料早已耗尽,无法称其为“火箭”了)。这就决定了任何一枚火箭在发动机关机后都不可能沿直线飞行。

第二,“拐弯”。这个概念在航天领域中有一个专门名称——变轨。

提起变轨,很多人首先想到的应该是下面这幅图:

这里面并没提到飞船或火箭的发动机是怎样工作的。于是在大众心目中,飞船或火箭的主发动机应该一直是“向后”——即完全平行于轨道轴线并与前进方向呈180°——喷射火焰,推动飞船或火箭一往无前。

然而实际上,飞船或火箭上至少会有两种发动机——主发动机(或变轨发动机),姿态控制发动机,见下图:

两种发动机的区别是,前者的推力轴线一定通过飞行器的重心,后者正好相反,其推力轴线一定不通过飞行器的重心。

所以,前者在工作时,会使飞行器在姿态不变(不发生或改变绕各个轴旋转的状态)的前提下加速或减速;而后者工作时一般只是发生或改变绕各个轴旋转的状态,而不改变整个飞行器的速度或加速度。

当然,如果主发动机或者叫变轨发动机的喷射方向是可变的,那么它就只有在其推力轴线通过飞行器重心的时候执行加减速或变轨任务;其他时候(推力轴线偏离飞行器重心)起到控制飞行器姿态的作用。这样的发动机,就是大名鼎鼎的所谓“矢量推力发动机”。

说到这里,就很明白了。当太空中的飞行器需要“拐弯”的时候,要先启动姿态控制发动机,让它的主发动机或叫变轨发动机指向预定“拐弯”方向的反方向(实际往往只需要与“拐弯”前的飞行方向呈直角),然后启动主发动机,使飞行器向新的方向加速。这时,飞行器的速度方向就会发生改变,而速度方向和速度值改变的规律服从速度合成平行四边形法则:

如果想看一个实物的示意,见下图——这时嫦娥一号“近月制动”时的工作状态。虽然不精确但也足够示意了。

看上去在太空中“拐弯”比在地面上麻烦不少,是吧?

火箭飞出大气层后,要改变方向的话,应该怎么做?

发动机由伺服机构驱动,可以在一定范围内转动(比较先进的火箭,如最近发射的长五、长七都是)

1a:像长六,一级只有一台发动机,即使可以调俯仰,也无法调整滚转,所以其有燃气用于调姿,相当于小的资控发动机

有小的姿态控制发动机

像老式的长征一号,还用燃气舵。但是会损失部分推力,已经淘汰

其它的利用空气的姿态控制,比如尾翼,栅格翼。(土星五号就有好大的尾翼)由于火箭主要飞行段还在真空环境下,没有空气或空气稀薄,这类资控只是辅助。

导弹原理是什么

火箭在大气层飞行是尾炎喷射作用在空气中获得反作用力,可在太空没空气,反作用力从哪来?

火箭的飞行与转向

牛顿力学告诉我们,力是物体间的相互作用,不能离开物体而单独存在,对于火箭来说,无论其在大气层内飞行还是在太空中飞行,要想改变运动状态,就必然需要力的参与,换句话说就是力是改变物体运动状态的原因。

我们知道火箭飞行的动力源自于火箭自身的喷气发动机,火箭发动机通过将大量气体以极高的速度喷射出去来获得反作用力,这个力最终作用到火箭上用以产生加速度。力是有大小和方向的向量,因此改变火箭发动机喷射气体的方向就可以获得不同方向的反作用力,从而使火箭自身受到不同方向的加速度,进而改变火箭的运动姿态,在这个过程中我们可以发现,火箭改变自身运动状态的原理和是否处于大气层内是并没有什么关系,不过在实际的火箭飞行中,还需要考虑空气带来的气动阻力影响。

对于火箭而言,其主要任务是将航天飞机或者人造卫星等载荷送入轨道,因此其主要的任务是在大气层内飞行,当火箭飞出大气层后也会将整流罩抛去,以减轻载荷同时为星箭分离做准备。一枚运载火箭从发射到完成星箭分离是非常复杂的过程,由于火箭自身质量、气动布局等因素的影响,火箭在飞行中既要不断的调整飞行姿态,也要时刻保持飞行航线,对于大多数运转火箭而言,除了通过火箭尾翼的来新增飞行稳定性外,还需要通过改变火箭发动机的喷射方向来实现飞行中的动态调节,这种调姿管道也可以应用于火箭大气层外的飞行。

火箭飞行过程中如何调整方向

在大气层以内可以靠空气动力学来控制,也就是尾翼或机翼的作用。其实机翼只是辅助作用,是为了让火箭飞行更稳定。主要调整方向是依靠发动机。

在飞出大气层后,机翼就没有作用了,这时改变飞行方向有两种:一是调整主发动机方向,主发动机是伺服机构,可以在一定范围内转动,从而推进火箭变向。但是主发动机不可能进行大的方向变动,这时要用第二种发动机:姿态调整发动机,火箭通常有4组或其他数量的姿态发动机,专用于飞行过程的姿态调整。

在太空中作用力和反作用力成立吗

火箭在真空中向后喷射高速气体,使舰体获得前进的动力,这跟是否有空气没有关系。作用力和反作用力存在于相互作用的两个物体,在我们讨论的这个过程中就是火箭本体和喷出的气体。

有作用力就有反作用力,不会因为真空环境就没有作用力。气体向后喷,火箭就会向前跑,不会因为真空就产生不了推力。

导弹是指是本身有动力、有制导能力且在空气或是太空中移动的弹药。对比起来本身有动力但没有能力的叫做火箭弹,有制导能力但不具备动力的叫做导引炸弹。

很多的军事爱好者在这一个武器分类上就不明白了,甚至有的军事爱好者说RGP是一种应用很普遍的导弹。

让人糊涂的是题主的问题了,导弹的工作原理是什么那么就有两个方向的路线去回答了,是动力部分的工作原理还是制导部分的工作原理呢?

我们当年读书的时候有读过这么一本书:

应该基本能够解答题主的问题,不妨找一本来看看。

简单的说导弹的动力不分可以是火箭发动机、涡轮喷气发动机甚至是冲压发动机。其基本工作原理就是将工质向后部高速喷射以使导弹获得向前的动能。再配合翼面或者姿态发动机修正航行轨迹。

制导方面的原理其实一句话就能说明了,很简单。通过测量(外部测量和内部测量)使得导弹的航行轨迹和目标点重合。

一般的来说内部测量会在制导原件上标定一个笛卡尔坐标,将测量参量和控制参量的矢量和趋近于(0,0)坐标目前的各国低速导弹都是这样设计的,在高速导弹上会增加一个自身的运动向量参数,使导弹飞行方向归集为接近于(0,0)的位置简单的说就是计算提前量。原理很简单但是整体的计算挺复杂的,基本上都是一堆积分公式来算出来。

外部测量和内部测量基本上也没什么太多的秘密。外部测量包括GPS信号、惯性导航标定、航迹指示、外部红外/激光探测等等;内部测量主要包括红外探头、雷达探头、电视探头等设备给出的参量。放到导弹的处理器中进行处理后导弹的舵机就会控制相应的控制机构运动。

这是基本的导弹原理。

继续细说的话,导弹又会分为太多的分类了。弹道式导弹和巡航导弹都是一个大的导弹范畴,根据不同的用途还会分成地地导弹、空地导弹、地空导弹、空空导弹等等不同的用途分类特点和原理就会各有不同。

例如反辐射导弹:一般的情况下是一种空地导弹,但是导引头会设计的对某个波段的无线电信号敏感,通过在飞行中连续测定三点目标计算无线电信号源发射位置调整运动机构,从而会使反辐射导弹可以主动的攻击敌方的雷达、无线电通信设施等军事目标。这里面如果说原理的话恐怕无线电的三点目标测量原理就成了反辐射导弹的主要原理了。

 
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