问题

火箭为什么不能横向发射?

回答
这真是一个有趣的问题,很多人可能都没想过。我们平时看到的火箭,都是笔直地往天上窜,很少见到它们扭着身子横着飞。这背后其实有不少学问,而且很多都是因为物理规律在“捣乱”。

首先,咱们得说说火箭最基本的工作原理——反作用力。火箭之所以能飞,是因为它向后喷射出高温高压的气体,根据牛顿第三定律,气体往后喷,火箭就往前(或者说往上)冲。这个“往前”的方向,通常是火箭设计时就确定的方向。

如果火箭要横向发射,那它就得在地面上先摆一个横着的姿势。你想想,地面上哪有那么大的发射台能把一个庞然大物稳稳地支在那儿,而且还要承受住它启动时那股巨大的推力?目前的发射台都是设计成能够承受火箭垂直上升时的重量和推力,以及引导火箭笔直升空的。要设计一个能支撑火箭横向发射的结构,那工程量可就太大了,而且稳定性也更难保证。

其次,重力是个非常关键的因素。即使我们能把火箭摆横,一旦它开始喷气,推力会把它往前送。但同时,地球的引力依然会把它往下拉。要知道,火箭启动时产生的推力是巨大的,但它要克服的首先是自身的重量。如果横着发射,重力就会把火箭往地面上压。虽然推力还在往前,但它也得同时对抗一部分重力。这就好比你推着一个东西横着走,但同时还有一股力在把你往下拉,你想让它保持直线运动,就得费更大的劲儿,而且方向控制也变得极其困难。

而且,火箭的箭体设计也是为了垂直飞行优化的。火箭的形状通常是细长圆柱形的,这样可以减小空气阻力,并且重心位置也相对稳定,方便控制。在空气中横向飞行,尤其是启动时,会受到比垂直上升大得多的空气阻力。虽然火箭有助推器,能提供巨大的推力,但这种阻力会让能量消耗更多,速度提升也会受到影响。更重要的是,横向飞行时,火箭会承受更大的侧向气动载荷,这对于箭体的结构来说是巨大的考验,很容易导致箭体失稳甚至解体。

再来说说控制系统。火箭的导航和控制系统,比如万向节发动机(能够偏转喷气方向)、控制舵面等,都是为了在垂直方向上精确地引导火箭而设计的。如果横向发射,这些控制系统需要调整其工作方式,以抵消横向的重力影响和空气动力学效应。这不仅会大大增加控制系统的复杂性,也对精确度提出了更高的要求。要知道,火箭一旦发射,任何一点点的偏差都可能导致严重的后果。

还有一点,虽然不是决定性的,但也是一个考量,那就是发射的效率。垂直发射火箭,可以将所有的推力都用于克服重力和加速,这是最直接、最有效的方式。横向发射,推力的一部分需要用来对抗重力(虽然不是完全对抗,但也有影响),而且还要克服更大的空气阻力,这样一来,实现相同的速度和轨道,需要的燃料和能量就会更多,效率就变得很低。

所以,总的来说,火箭不能横向发射,主要是因为地面支撑结构的限制、重力和空气动力学对飞行稳定性的影响、控制系统的设计局限,以及整体发射效率的考量。垂直发射是最符合物理规律、工程技术和效率的最佳选择。

网友意见

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可以的,火箭炮就是平射的,也是一种火箭,只是射程较短。


主要就是效率问题,在大气层内加速到环绕速度(第一宇宙速度)会遇到很大的阻力,而且还需要额外的力来克服空气阻力维持环绕速度。


还有就是环绕速度随着高度的增加是减少的,所以,,,,

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