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航天飛機為什么不能水平起飛?

作者:Anita 發(fā)布時間: 2022-01-15 17:28:20

簡介:】謝邀,航天飛機的機翼根本無法滿足起飛的升力要求首先水平方式起飛的話,根本沒法起飛,因為水平方式起飛的話,對抗重力的是機翼產(chǎn)生的升力,機翼產(chǎn)生的升力超過自身重力才能實現(xiàn)理論

謝邀,航天飛機的機翼根本無法滿足起飛的升力要求首先水平方式起飛的話,根本沒法起飛,因為水平方式起飛的話,對抗重力的是機翼產(chǎn)生的升力,機翼產(chǎn)生的升力超過自身重力才能實現(xiàn)理論上的水平飛行。所以飛機重量越大,機翼也就越大,從而產(chǎn)生更多升力。

而航天飛機起飛重量超過2200噸,機翼面積卻只有80平方米左右,折算下來,每平方米機翼要產(chǎn)生27.5噸的升力才行,而航天飛機設(shè)計最大翼載荷也只有每平方米不到2噸(4000磅)。而航天飛機為了更好的降落時減速,選擇機翼類型并不是利于產(chǎn)生升力的類型,國外有好事者計算過,航天飛機要想滿足水平起飛,起飛時候需要達到的速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過可以飛出太陽系的第三宇宙速度了,在地面上沒滿足起飛條件就要解體了。

航天飛機返航時能飛,因為返航時沒有助推火箭,也沒有巨大的燃料罐,此時航天飛機整個重量只有100噸左右,高速滑翔時產(chǎn)生的升力可以滿足飛行要求,從而進行緩慢的持續(xù)滑翔減速。

航天飛機發(fā)射重量大部分都是給燃料上,航天飛機本身空重只有80噸左右,機內(nèi)只有很少的不到20噸備用燃料。航天飛機自身發(fā)動機燃料儲存在巨大的橘黃色燃料罐中,ET-94燃料罐自身重量32.5噸,內(nèi)裝大約700噸的液氫液氧燃料。兩根SRB助推器總重量約1200噸,再加上其他設(shè)備,發(fā)射時總重量可以達到2200噸。航天飛機想要飛,自身100噸左右是可以實現(xiàn),但是沒燃料,算上燃料和助推器就是2200噸。

而且兩根SRB助推火箭是航天飛機飛出太空的最大功臣,看下面這張美國航天飛機發(fā)射時的照片,你就會看到有意思的現(xiàn)象,兩根助推火箭噴出氣勢磅礴的火焰,而航天飛機自身的三臺發(fā)動機完全在打醬油。

實際上,航天飛機起飛的前半段,幾乎完全是掛載燃料罐的那兩根SRB固體助推火箭推上去的。航天飛機發(fā)射時總共3447噸推力中,那兩根SRB火箭提供2758噸,承擔(dān)80%的起飛推力。這兩根SRB助推火箭工作120秒,將航天飛機推到距離地面45公里的高空時耗盡,與航天飛機分離。而航天飛機主發(fā)動機帶著燃料罐繼續(xù)飛行,直到工作500秒,上升到距離地面100多公里,速度達到每秒7.8公里,接近第一宇宙速度時,外掛燃料罐里的燃料耗盡,與航天飛機分離并墜入大氣層。

SRB助推火箭可以說是美國NASA在過去數(shù)十年里航天動力技術(shù)精華的結(jié)晶,是人類歷史上推力最大的固體火箭發(fā)動機,單臺發(fā)動機推力是阿波羅登月時用的土星火箭的F-1火箭發(fā)動機的1.8倍。每根SRB火箭重量達到590噸,裝498噸高氯聯(lián)氨和鋁組合而成的燃料。SRB助推火箭被設(shè)計成可回收式,發(fā)射完與航天飛機分離后會打開頂部降落傘,落在海上回收并重新澆筑燃料使用。

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