五、六、火箭_燃料的利用与环境保护.ppt

第五节第五节 火箭火箭气球内充满了气体气球内充满了气体把吹气口松开，气球内的气把吹气口松开，气球内的气体以很快的速度向外喷出。体以很快的速度向外喷出。喷出的气体对气球产生一个喷出的气体对气球产生一个向喷气的反方向的推力，使向喷气的反方向的推力，使气球飞出去。气球飞出去。作用力与反作用力作用力与反作用力内能转化为机械能内能转化为机械能喷气式发动机的分类喷气式发动机的分类空气喷气发动机空气喷气发动机火箭喷气发动机火箭喷气发动机古现代火箭发展史古现代火箭发展史 火龙出水火龙出水 火箭发展的历史火箭发展的历史 三国时代三国时代 的的“燃烧箭燃烧箭”明代史记明代史记中记载的中记载的“神火飞神火飞鸦鸦”（1 1）火箭起源于中国）火箭起源于中国（2 2）中华民族不但发明了火箭，而且还最早应用）中华民族不但发明了火箭，而且还最早应用了串联（多级）和并联（捆绑）技术以提高火箭的了串联（多级）和并联（捆绑）技术以提高火箭的运载能力。运载能力。相传在相传在1414世纪末期，中国有位称世纪末期，中国有位称为为“万户万户”的人，两手各持一大风的人，两手各持一大风筝，请他人把自己绑在一把特制的筝，请他人把自己绑在一把特制的座椅上，座椅背后装有座椅上，座椅背后装有4747支当时最支当时最大的火箭（又称大的火箭（又称“起火起火”）。他试）。他试图借助火箭的推力和风筝的气动升图借助火箭的推力和风筝的气动升力来实现力来实现“升空升空”的理想。的理想。“万户万户”的勇敢尝试虽遭失败并献出了生的勇敢尝试虽遭失败并献出了生命，但他仍是世界上第一个想利用命，但他仍是世界上第一个想利用火箭的力量进行飞行的人。今天，火箭的力量进行飞行的人。今天，为了纪念这位传奇式的人物，国际为了纪念这位传奇式的人物，国际上将月球表面东方海附近的一个环上将月球表面东方海附近的一个环形山以形山以“万户万户”命名。命名。“万户飞天万户飞天”（3 3）2020世纪初，俄国著名科学家齐奥尔世纪初，俄国著名科学家齐奥尔科夫斯基从理论上证明了多级火箭可以科夫斯基从理论上证明了多级火箭可以克服地球引力而进入太空，并建立了火克服地球引力而进入太空，并建立了火箭运动的基本数学方程，奠定了航天学箭运动的基本数学方程，奠定了航天学的基础。的基础。19421942年年1010月月3 3日，德国首次成日，德国首次成功地发射了人类历史上第一枚弹功地发射了人类历史上第一枚弹道导弹道导弹 -V-2-V-2。（4 4）第二次世界大战后在导弹的）第二次世界大战后在导弹的基础上开始发展运载火箭。基础上开始发展运载火箭。中国火箭发展状况中国火箭发展状况 中国自中国自19561956年开始，展开现代火箭的研制工作。年开始，展开现代火箭的研制工作。19701970年年4 4月月2424日长征日长征1 1号运载火箭诞生，首次发射东方红号运载火箭诞生，首次发射东方红1 1号卫星成功号卫星成功 。目前，中国长征系列运载火箭已研制成功目前，中国长征系列运载火箭已研制成功7 7个型号。个型号。长征二号长征二号C C型型长征三号长征三号C C型型 长征长征1 1号号长征三号长征三号A A型型 长征三号长征三号B B型型 长征四号长征四号B B型型 现代火箭的特点及用途现代火箭的特点及用途早期的火箭主要用于战争早期的火箭主要用于战争 而今人们更注重它的而今人们更注重它的和平利用。例如发射和平利用。例如发射卫星、运送空间站等卫星、运送空间站等等。等。三级火箭的每一级都像一支独三级火箭的每一级都像一支独立的火箭。发射时先点燃第一级火立的火箭。发射时先点燃第一级火箭，几分钟后这级火箭的燃料烧尽箭，几分钟后这级火箭的燃料烧尽自动脱落，同时引燃第二级火箭，自动脱落，同时引燃第二级火箭，第二级火箭燃料烧尽后也脱落，第第二级火箭燃料烧尽后也脱落，第三级火箭开始工作，直到把卫星、三级火箭开始工作，直到把卫星、飞船等送到预定轨道。飞船等送到预定轨道。三级火箭像接力赛一样，都是三级火箭像接力赛一样，都是在前一级的速度基础上再加速。同在前一级的速度基础上再加速。同时，由于每一级脱落后都能使剩余时，由于每一级脱落后都能使剩余部分中有效载荷的质量的比例增加，部分中有效载荷的质量的比例增加，火箭结构部分的质量在逐级减小，火箭结构部分的质量在逐级减小，仅从这一点来看就比单级火箭优越仅从这一点来看就比单级火箭优越得多。得多。制导与控制系统动力系统第3级火箭第2级火箭第1级火箭有效负荷不采用不采用4 4级火箭的原因级火箭的原因1.1.多级火箭采用发动机与多级火箭采用发动机与1 1、2 2级火箭不同，级级火箭不同，级数越多，要求的技术越高。数越多，要求的技术越高。2.2.需要解决发动机的高空启动技术。需要解决发动机的高空启动技术。3.3.发射时的故障率以级数成几何增长。发射时的故障率以级数成几何增长。例子：长征例子：长征3 3号火箭一共发射号火箭一共发射1212次，其中，第次，其中，第1 1、8 8、1111次失败，原因就是第次失败，原因就是第3 3级火箭的发动机级火箭的发动机发动失败及出现故障。发动失败及出现故障。一、飞船和运载火箭在技术厂房按垂一、飞船和运载火箭在技术厂房按垂直组装和垂直测试的一系列程序完成直组装和垂直测试的一系列程序完成技术准备工作后，整体垂直运输到脐技术准备工作后，整体垂直运输到脐带塔，并进行最后的功能检查。带塔，并进行最后的功能检查。卫星卫星发射过程演示讲解发射过程演示讲解二、一切准备就绪后，火箭一二、一切准备就绪后，火箭一级发动机及级发动机及4 4个助推器同时点个助推器同时点火火 。四、火箭继续飞行，抛掉逃逸塔。四、火箭继续飞行，抛掉逃逸塔。三、火箭升空，开始程序转弯。三、火箭升空，开始程序转弯。五、助推器分离。五、助推器分离。六、火箭一级二级分离，整流罩分离。六、火箭一级二级分离，整流罩分离。七、二级发动机关机，随后船箭分离。七、二级发动机关机，随后船箭分离。八、飞船入轨。入轨后，飞船捕获地球，建立轨八、飞船入轨。入轨后，飞船捕获地球，建立轨道运行姿态，展开太阳电池帆板并对太阳定向。道运行姿态，展开太阳电池帆板并对太阳定向。九、飞船按预定轨道环绕地球飞行。九、飞船按预定轨道环绕地球飞行。十、轨道舱与返回舱分离。十、轨道舱与返回舱分离。十一、建立返回制动姿态。飞十一、建立返回制动姿态。飞船制动进入返回轨道，返回舱船制动进入返回轨道，返回舱降低至降低至140140公里的高度时，推公里的高度时，推进舱与返回舱分离。进舱与返回舱分离。十二、在降至十二、在降至100100公里时，返回舱进入再入姿态公里时，返回舱进入再入姿态调整，约调整，约8080公里时，返回舱再入稠密大气层。公里时，返回舱再入稠密大气层。十三、进入黑障区后，通信中断，十三、进入黑障区后，通信中断，约约4040公里高度时，出黑障区，通信公里高度时，出黑障区，通信恢复。恢复。十四、在返回舱再入大气层后，着陆场地十四、在返回舱再入大气层后，着陆场地面雷达站和测量站跟踪捕获目标，测量返面雷达站和测量站跟踪捕获目标，测量返回轨道，预报返回舱着陆点。在约回轨道，预报返回舱着陆点。在约1010公里公里高度时，返回舱抛撒舱盖，拉出引导伞和高度时，返回舱抛撒舱盖，拉出引导伞和辅助引导伞。辅助引导伞。第六节第六节燃料利用与环境保护燃料利用与环境保护 一、燃料的热值一、燃料的热值1、定义：、定义：1kg某种燃料完全燃烧某种燃料完全燃烧所放出的热量叫做这种燃料的热值所放出的热量叫做这种燃料的热值2、符号：、符号：q 单位：单位：J/kg3、物理意义：、物理意义：1kg的燃料在完全的燃料在完全燃烧时所放出的热量的多少燃烧时所放出的热量的多少4、q碳碳=3.4107 J/kg的意义：的意义：5、放出热量的计算、放出热量的计算如果用如果用m表示燃料的质量，用表示燃料的质量，用q表示表示该种燃料的热值，用该种燃料的热值，用Q放放表示燃料完表示燃料完全燃烧时所放出的热量，全燃烧时所放出的热量，则：则：Q放放=mq煤燃烧时会排放出二氧化硫（煤燃烧时会排放出二氧化硫（SOSO2 2）、二）、二氧化氮（氧化氮（NONO2 2）等污染物。这些气体溶于）等污染物。这些气体溶于雨水，会形成酸雨。雨水，会形成酸雨。直直接接燃燃煤煤及及其其缺缺陷陷二、二、使用燃料对环境的影响。使用燃料对环境的影响。酸雨的危害酸雨的危害森林受到酸雨破坏森林受到酸雨破坏酸雨对建筑物的破坏酸雨对建筑物的破坏酸雨的危害酸雨的危害乐山大佛遭酸雨腐蚀乐山大佛遭酸雨腐蚀左图摄于左图摄于19081908年，右图摄年，右图摄于于19681968年，雕塑被酸雨腐年，雕塑被酸雨腐蚀得面目全非蚀得面目全非汽车使用的燃料是汽油和柴油，它们燃汽车使用的燃料是汽油和柴油，它们燃烧的尾气中的主要污染物有一氧化碳、烧的尾气中的主要污染物有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等。铅化合物和烟尘等。可吸入颗粒物来源可吸入颗粒物来源:三、三、清洁能源的广泛应用清洁能源的广泛应用水能和风能的利用水能和风能的利用