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航天飛機(jī)為什么不能水平起飛?

作者:Anita 發(fā)布時間: 2022-01-15 17:28:20

簡介:】謝邀,航天飛機(jī)的機(jī)翼根本無法滿足起飛的升力要求首先水平方式起飛的話,根本沒法起飛,因為水平方式起飛的話,對抗重力的是機(jī)翼產(chǎn)生的升力,機(jī)翼產(chǎn)生的升力超過自身重力才能實現(xiàn)理論

謝邀,航天飛機(jī)的機(jī)翼根本無法滿足起飛的升力要求首先水平方式起飛的話,根本沒法起飛,因為水平方式起飛的話,對抗重力的是機(jī)翼產(chǎn)生的升力,機(jī)翼產(chǎn)生的升力超過自身重力才能實現(xiàn)理論上的水平飛行。所以飛機(jī)重量越大,機(jī)翼也就越大,從而產(chǎn)生更多升力。

而航天飛機(jī)起飛重量超過2200噸,機(jī)翼面積卻只有80平方米左右,折算下來,每平方米機(jī)翼要產(chǎn)生27.5噸的升力才行,而航天飛機(jī)設(shè)計最大翼載荷也只有每平方米不到2噸(4000磅)。而航天飛機(jī)為了更好的降落時減速,選擇機(jī)翼類型并不是利于產(chǎn)生升力的類型,國外有好事者計算過,航天飛機(jī)要想滿足水平起飛,起飛時候需要達(dá)到的速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過可以飛出太陽系的第三宇宙速度了,在地面上沒滿足起飛條件就要解體了。

航天飛機(jī)返航時能飛,因為返航時沒有助推火箭,也沒有巨大的燃料罐,此時航天飛機(jī)整個重量只有100噸左右,高速滑翔時產(chǎn)生的升力可以滿足飛行要求,從而進(jìn)行緩慢的持續(xù)滑翔減速。

航天飛機(jī)發(fā)射重量大部分都是給燃料上,航天飛機(jī)本身空重只有80噸左右,機(jī)內(nèi)只有很少的不到20噸備用燃料。航天飛機(jī)自身發(fā)動機(jī)燃料儲存在巨大的橘黃色燃料罐中,ET-94燃料罐自身重量32.5噸,內(nèi)裝大約700噸的液氫液氧燃料。兩根SRB助推器總重量約1200噸,再加上其他設(shè)備,發(fā)射時總重量可以達(dá)到2200噸。航天飛機(jī)想要飛,自身100噸左右是可以實現(xiàn),但是沒燃料,算上燃料和助推器就是2200噸。

而且兩根SRB助推火箭是航天飛機(jī)飛出太空的最大功臣,看下面這張美國航天飛機(jī)發(fā)射時的照片,你就會看到有意思的現(xiàn)象,兩根助推火箭噴出氣勢磅礴的火焰,而航天飛機(jī)自身的三臺發(fā)動機(jī)完全在打醬油。

實際上,航天飛機(jī)起飛的前半段,幾乎完全是掛載燃料罐的那兩根SRB固體助推火箭推上去的。航天飛機(jī)發(fā)射時總共3447噸推力中,那兩根SRB火箭提供2758噸,承擔(dān)80%的起飛推力。這兩根SRB助推火箭工作120秒,將航天飛機(jī)推到距離地面45公里的高空時耗盡,與航天飛機(jī)分離。而航天飛機(jī)主發(fā)動機(jī)帶著燃料罐繼續(xù)飛行,直到工作500秒,上升到距離地面100多公里,速度達(dá)到每秒7.8公里,接近第一宇宙速度時,外掛燃料罐里的燃料耗盡,與航天飛機(jī)分離并墜入大氣層。

SRB助推火箭可以說是美國NASA在過去數(shù)十年里航天動力技術(shù)精華的結(jié)晶,是人類歷史上推力最大的固體火箭發(fā)動機(jī),單臺發(fā)動機(jī)推力是阿波羅登月時用的土星火箭的F-1火箭發(fā)動機(jī)的1.8倍。每根SRB火箭重量達(dá)到590噸,裝498噸高氯聯(lián)氨和鋁組合而成的燃料。SRB助推火箭被設(shè)計成可回收式,發(fā)射完與航天飛機(jī)分離后會打開頂部降落傘,落在海上回收并重新澆筑燃料使用。

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