为何运载火箭都是急性子？

来源：网络    发表时间：2017-12-21

运载火箭的急性子不是随意人为的，而是为了尽量提高运载火箭的运载效果而有意为之的。已经点火的运载火箭通过喷发高速运动的高温物质，获得反冲力。这个反冲力在逐渐提高火箭运动速度的同时，还起着克服地球引力的作用。

火箭运行的任一瞬间，火箭喷发物质的冲量为喷发物质的速度与质量的乘积，这个冲量，一部分提供火箭克服地球引力，大部分为火箭获得加速度。如果用ΔI表示火箭获得的瞬时冲量，m表示火箭的质量，g为重力加速度，a为火箭克服重力后获得的加速度，Δt代表瞬时时间，可以得到公式ΔI=mgΔt+maΔt=mΔt（g+a）。

我们从这个关系中可以得出，由于重力加速度g是一定的，火箭的加速度a越大，反冲力带来的冲量分配给火箭加速度的份额就越大，在克服地球引力上浪费的冲量比例就越小，自然是火箭运载效果就越好。这就是火箭为何要“急性子”的原因，在短时间内，通过激烈喷发高速运动的物质，提供远大于地球引力的反冲力，从而让火箭加速度分得的冲量比重多一些，进而获得较大的火箭运载效率。

比如天宫二号的运载火箭在10分钟内把天宫二号运载到近400千米的高空，假设重力加速度g不变，运载火箭的质量虽然是逐渐减少的，但我们依然可以用m表示。这次运载火箭克服地球引力所耗费的冲量为I=mgt，这个算式可以清晰的显示，运载火箭克服地球引力所耗费的冲量与运行的时间成正比。如果天宫二号的运载火箭平均运行速度倍增，也就是能实现更大的火箭加速度，这意味着需要更激烈的火箭喷射能力，能在5分钟内完成任务，克服地球引力所耗费的冲量就可以减少一半了，火箭运载效率则提高了。

现在的问题是，火箭喷射能力的提高是很麻烦的事情，要么提高火箭喷射物质的运动速度，比如提高喷射物质的温度或降低喷射物质的分子量，要么提高火箭喷射物质的喷射量，这都意味着更强大的火箭引擎功能。

　　当然，更快的火箭运载速度也意味着在大气层中需要克服火箭受到的更大的空气摩擦力，这自然是阻碍火箭运载速度提高的重要因素。这似乎意味着空气密度只有海平面一半的青藏高原在未来发射高速火箭上的巨大潜在优势，当然，如此高的海拔，也是火箭克服地球引力的节约所在。

编辑：weimin