美不勝舉2021-05-14 05:33:38

不同於飛機利用空氣動力飛行，火箭是利用噴氣獲得的反推力起飛的。其中科學奧秘到底是什麼？今天帶大家一起來了解一下其中的原理。

火箭和飛機都能夠飛上天，但其獲得升力的原理卻完全不一樣。飛機能飛上天，主要歸功於其特殊的翼型設計，當飛機具有一定速度和迎角時，便可以獲得 “浮起來”的升力，也就是說，飛機能飛起來靠的是空氣動力。

而火箭則是由發動機的噴氣獲得反作用力，其工作的基本原理是牛頓的第三運動定律：相互作用的兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。理解這個定律並不難，射擊時會有後坐力，這正是子彈給槍的反作用力；滑冰場上你推自己的同伴，發現自己也會往後退，這是同伴給自己的反作用力。而火箭之所以能飛，是因為火箭燃料燃燒所生成的熾熱氣體，透過火箭尾部的尾噴管向後快速噴出，這樣向後噴的燃氣就會對火箭產生反作用力，它推動著火箭向前飛，這就是火箭推力的來源。當這個推力大於火箭自身重力時，火箭就起飛了。

作用力與反作用力的定律是牛頓提出來的，率先將這個原理應用於火箭上的是被譽為“航天之父”的齊奧爾科夫斯基。1882年，齊奧爾科夫斯基自學了牛頓第三定律，這個看似簡單的作用力與反作用力原理使他豁然開朗。他在日記中寫道：如果在一隻充滿高壓氣體的桶的一端開一個口，氣體就會透過這個小口噴射出來，並給桶產生反作用力，使桶沿相反的方向運動。這是對火箭飛行原理的形象描述。

然而火箭僅僅能飛起來還是遠遠不夠的，要想抵達目的地，不會轉彎可不行。那麼火箭是如何轉彎的呢？飛機轉彎靠的是空氣舵，火箭轉彎靠的是燃氣舵。燃氣舵位於發動機尾噴管處，從外面看不出來。它能夠適當改變火箭尾焰的方向，從而改變火箭獲得的反作用力方向，這樣火箭就能轉彎了。當然，火箭轉彎還有其他的方法，比如採用向量噴管，與燃氣舵原理一樣，即透過調整火箭發動機軸對稱噴管的方向，從而改變火箭尾焰的方向，進而改變火箭發動機的推力方向使火箭轉彎。

值得一提的是，中國人民自古以來就有飛天的夢想，嫦娥奔月的故事已經家喻戶曉，而在現實生活中，世界上第一個嘗試飛天的當屬明朝的萬戶。萬戶用47支火箭捆綁在座椅的背後，把自己綁在座椅的前邊，試圖藉助火箭向前推進的力量使自己飛天。不幸的是飛向天空的過程中火箭爆炸了，萬戶也因此獻出了生命。萬戶雖然犧牲了，但他是“世界上第一個想利用火箭飛行的人”，後人為了紀念他，將月球上的一座環形火山命名為“萬戶山”。

本文由空軍指揮學院教授徐邦年進行科學性把關。