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为什么火箭可以竖直发射而不会歪掉?

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其实火箭发射的时候轨迹往往不是竖直的。这种什么都没挂的还算挺直,那些不对称的比如航天飞机更是。理由是:

火箭发射的时候,推力矢量是必须经过整个箭体质心,这是为了在各方向上都没有角速度,不然火箭就开翻了。这是大原则,所有火箭都必须遵守。这也是“为什么不会开歪掉”的原因。

为了做到这一点,火箭发射时,需要由陀螺仪、传感器和控制系统牢牢地把推力矢量钉在质心上。这个“钉”是时时刻刻在负反馈调节的,一方面随着燃料的消耗,质心其实一直在改变;另一方面,还要时刻抵消风的影响(这边说的不是火箭拐弯的时候,程序转弯的时候推力矢量显然是离开质心的)。

由于火箭的重量分布并不完全对称,尤其是航天飞机等明显不对称的航天器,因此,推力也就与竖直方向有一个夹角。有推力往一边偏的结果是,速度有个水平分量(为了平衡用配重也是可以的,但为了配重而用的配重会浪费宝贵的重量)。为了帮助理解我画了个图:

虚线是垂直于地面的方向,实线是推力矢量,中间那个黑点是质心。右边那块是外置的管路什么的。图画得很夸张啦,现实斜得没那么可啪(答主知错了,有空再去画个好看的图T_T)。

也就是说,火箭在水平方向上是有漂移的。这个水平漂移对于上升来说只要不严重,就可以控制得住,没什么关系(对于降落就比较麻烦了)。

对于这样对称的、没有长出什么不对称的东西(助推器、航天飞机、外挂武器什么的)的火箭来说,虽然也不是完全对称(比如管路,输油管什么的),但这点发动机喷口的控制还是比较好做到的

对于长出什么不对称东西的家伙来说,比如美帝的航天飞机,苏修的航天飞机以及太空武器,还有美帝一些不对称的火箭(奇数个助推器、两种不同助推器什么的),那就需要控制发动机矢量了,把推力矢量拉到质心上。美帝的发动机科技比较逆天一点,SSME发动机的矢量做得属于神屌级别的。不只是航天飞机,不对称的火箭(单个助推器什么的)也就美帝最多——

图:Atlas v411火箭,单助推器。所谓矢量玩得尖,板砖能上天

苏修暴风雪号航天飞机的菊花。

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