为什么要制造三级运载火箭火箭

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为什么要用三级火箭来发射人造卫星为什么不能用一级火箭,而必须用
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3秒自动关闭窗口科学家们在寻求建造作为天梯的火箭的过程中，发现单级火箭无论采用性能多么好的固体或液体燃料，按当时的技术所能达到的最大速度也只有每秒６千米。这就是说，根本达不到把卫星送上地球轨道所需的每秒７．９千米的第一宇宙速度。那么，怎么解决这个难题呢？
在当时的条件下，苏联科学家齐奥尔科夫斯基想出一个绝妙的办法：建造被称为“火箭列车”的多级火箭。这种多级火箭由两节以上的火箭串联组成。“火箭列车”从地面开出时，先是第一节火箭点火，达到一定速度后燃料耗尽自动脱落。接着，第二节火箭点火，加大速度继续飞行，燃料用完后关机并自行脱离。然后第三节火箭接着点火飞行，直到速度提高到所需数值，把卫星或飞船等有效载荷送入预定轨道。
当然，运载火箭级数不是越多越好，因为多加一级，不仅制造工艺和级间分离等技术多一层困难，而且所能增加的速度也有一定限制，最多只能比单级火箭的速度大７０％。现在一枚三级火箭能达到的速度比单级火箭超过４５％。因此，限于各种因素，目前的多级火箭选在二级至四级之间，一般用三级的最多，也最为适宜。如在我国的长征系列运载火箭中，发射中国第一颗人造地球卫星的“长征一号”火箭为三级火箭，多次成功发射返回式遥感卫星的“长征二号”火箭及其改型是两级火箭，“长征三号”及其改型是三级火箭。火箭的捆绑助推器一般算半级，“长二捆”火箭捆绑了４台助推器，我国目前运载能力最强的“长征三号乙”在第一级也捆绑了四台助推器。
&&& 今天，火箭技术水平已有大幅度提高，单级入轨火箭已有了实现的可能。美国正在进行这方面的努力。
“长征三号乙”运载火箭
选稿:左力大 &来源:国防知识报 &作者:张春 &
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&nbsp&&nbsp&nbsp&&nbsp
609-3.3 为什么要用三级火箭来发射人造卫星.ppt8页
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为什么要用三级火箭来发射人造卫星 * 构造数学模型，以说明为什么不能用一级火箭而必须用多级火箭来发射人造卫星？为什么一般都采用三级火箭系统？
1、为什么不能用一级火箭发射人造卫星?
（1）卫星能在轨道上运动的最低速度
假设： （i） 卫星轨道为过地球中心的某一平面上的圆，卫星
在此轨道上作匀速圆周运动。
（ii）地球是固定于空间中的均匀球体，其它星球对卫
星的引力忽略不计。
分析： 根据牛顿第三定律，地球对卫星的引力为:
在地面有: 得: k=gR2
R为地球半径，约为6400公里
假设(ii) dm m-dm v u-v 假设(i) 卫星所受到的引力也就是它作匀速圆周运动的向心力 故又有: 从而: 设g=9.81米/秒2，得:
卫星离地面高度
(公里) 卫星速度
(公里/秒) 100 200 400 600 800
7.69 7.58 7.47 7.37 7.86 （2）火箭推进力及速度的分析
假设：火箭重力及空气阻力均不计
分析：记火箭在时刻t的质量和速度分别为m(t)和υ(t)
有： 记火箭喷出的气体相对于火箭的速度为u（常数），
由动量守恒定理：
υ0和m0一定的情况下，火箭速度υ(t)由喷发速度u及质量比决定。
故： 由此解得： (3.11)
（2）火箭推进力及速度的分析
现将火箭――卫星系统的质量分成三部分：
（i）mP（有效负载，如卫星） （ii）mF（燃料质量） （iii）mS（结构质量――如外壳、燃料容器及推进器）。
最终质量为mP + mS ，初始速度为0， 所以末速度： 根据目前的技术条件和燃料性能，u只能达到3公里/秒，即使发射空壳火箭，其末速度也不超过6.6公里/秒。 目前根本不可能用一级火箭发射人造卫星 火箭推进力在加速整个火箭时，其实际效益越来越低。如果将结构质量在燃料燃烧过程中不断减少，那么末速度能达
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