【科普】图解火箭的原理和结构（The principle of rocket）

我们都知道牛顿 第三定律，即作用力与反作用力定律。在航空领域里，火箭就是应用牛顿第三定律的杰出代表。火箭正是靠着燃料推力产生的反作用力而冲上云霄的。火箭飞行的另 一个重要依据就是动量守恒定律。燃气喷发时做反冲运动，作用力很大，作用时间短，从而使火箭获得很大的速度，进而飞入太空。

根据能源的不同可以分为固体火箭、液体火箭和混合推进剂火箭，其结构和工作原理基本相同，如图1所示为液体火箭结构，火箭包括一个高细的圆柱体，由相对较薄的金属制造而成。在这个圆柱内存放着火箭发动机的燃料和补给燃料罐，而为火箭提供推进力的发动机则放在圆柱的底部。发动机的底部是看起来像一个钟形的喷管，发动机通过一个装置——燃料输送系统可把原始的火箭燃料注入喷管顶部的燃烧室。

图1 火箭的原理和结构

为了火箭飞的更远，需要将不用的尽量甩掉，所以火箭常采用接力方式，常用的“接力”方式有三种，分别为串联、并联和混联。

1、串联方式，这种方式就是将多级火箭串联在一起，装有有效载荷的火箭放在最前面，不含有效载荷的火箭在底下，先工作；工作完毕后通过连接、分离机构被抛弃掉，接着，其上面级火箭依次工作并被依次抛弃，直至有效载荷进入飞行轨道，如图2所示。这是最常用的连接方式，比如我国的长征一号火箭，它发射我国第一颗人造地球卫星东方红一号，采用的就是三级火箭串联技术。

图2 火箭串联方式

2、并联方式，就是将多个火箭并排地连接在一起，周围的子火箭先工作；工作完毕后被依次抛弃，中央的芯级火箭最后工作，如图3所示，以这种方式连接的多级火箭又称为捆绑式火箭。

图3 火箭并联方式

3、混联方式，也叫串并联方式，如芯级火箭本身是串联式多级火箭，再将多个火箭并排地连接在芯级火箭周围，类似于先将火箭并联，之后再进行串联，我国的长征二号E，长征二号F和长征三号B是串并联式火箭。

图4  火箭混联方式