题型:现代文阅读 题类:常考题 难易度:普通
为什么火箭底部像喇叭
①当重几十吨、上百吨的火箭如巨龙一般腾飞九天时,你一定会为火箭具有如此神力而惊叹不已;而如果你是一个细心观察的人,也许会提出这样的疑问:火箭发动机的喷管为什么要做成喇叭形状的呢?这要从火箭发动机的特殊构造谈起。
②火箭发动机之所以能够产生强大的推动力,是因为火箭发动机有着特殊的构造。
③推力室是火箭发动机的核心部分,一般由头部、燃烧室和喷管组成。其中头部和燃烧室的作用是使燃烧剂流经燃烧室和喷管的内套,冷却燃烧室和喷管,再将燃烧剂由喷管和燃烧室外套流经喷嘴喷入燃烧室,并在同时由另一些喷嘴喷入氧化剂的作用下充分燃烧,将推进剂的化学能全部转化为热能,在燃烧室内产生2200℃~3500℃的高温高压燃气;喷管的作用是将燃烧室的高温高压燃气进行加速,由几十米/秒增加至几公里/秒,从而将燃气的热能转化为燃气的动能,获得直接的反作用力,推动火箭飞行。燃气喷射的速度愈高,火箭获得的推力也就越大。
④那么,火箭发动机是怎样获得这样高喷速的燃气流呢?这是设计上的科学,就是把推力室的喷管部分在其结构上做成先收敛后扩散的喇叭形状,收敛段的上端同燃烧室的下端是平滑相连的。这一结构可使燃气流的速度因喷管横截面积的变化而变化,使气流从亚音速度到音速,直到加速至超音速。所以,人们把这种喇叭形喷管叫超音速喷管。由于它是瑞典人拉瓦尔发明的,因此也称为“拉瓦尔喷管”。
⑤让我们来分析一下拉瓦尔喷管的原理。火箭发动机中的燃气流在燃烧室压力作用下,经过喷管向后运动,进入喷管的收缩段。此时,燃气运动遵循“流体在管中运动时,截面小处流速大,截面大处流速小”的原理,因而,燃气流的速度不断加速。当到达喷喉时,流速已经超过了音速。而超音速的流体在运动中却不再遵循“截面小处流速大,截面大处流速小”的原理,而是恰恰相反,截面积越大,流速越快。在扩张段,燃气流的速度被进一步加速,为2~3公里/秒,相当于音速的7~8倍 , 这样就产生了巨大的推力。
⑥现在你该明白了吧,拉瓦尔喷管实际上起到了一个“流速增大器”的作用。其实,不仅仅是火箭发动机,导弹的喷管也是这样像喇叭形状的,因此说拉瓦尔喷管在武器上有着非常广泛的应用。
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