火箭飞行原理分析如下.为简单起见,设火箭在自由空间飞行,即它不受引力或空气阻力等外力影响.把某时刻t的火箭(包括火箭体和其中尚存的燃料)作为研究的系统,其总质量为M,以v表示此时刻火箭的速率,则此时刻系统的总动量为Mv(沿空间坐标x轴正向).此后经过dt时间,火箭喷出质量为dm的气体,其喷出速率相对于火箭体为定值u.在t+dt时刻,火箭体的速率增加为v+dv.在此时刻系统的总动量为
dm*(v-u)+(M-dm)(v+dv)
又喷出气体质量dm等于火箭质量的减少,即-dM, 再又动量守恒知:
-dM*(v-u)+(M+dM)(v+dv)=Mv 略去二阶无穷小量dM*dv
udM+Mdv=0
设火箭点火时质量为M(i),初速度v(i),燃料烧完后火箭质量为M(f),达到末速度v(f),对上式移项积分
∫(v(f),v(i)) dv=-u∫(M(f),M(i)) dM/M
得到v(f)-v(i)=u*ln(M(i)/M(f))
此式表面,火箭在燃料燃烧完所增加的速率和喷气速率成正比,也与火箭的始末质量比的自然对数成正比.
接下来研究火箭推力
如果只以火箭本身作为研究的系统,以F表示在时间间隔t到t+dt内喷出气体 对火箭体(质量为(M-dm))的推力,则根据动量定理,应有
Fdt=(M-dm)[(v+dv)-v]=Mdv
将上面已求得的结果Mdv=-udM=udm带入,得到
F=u*dm/dt
此式表面,火箭发动机的推力和燃料燃烧速率dm/dt以及喷出气体的相对速率u成正比.
此外,为了提高火箭的末速度以满足发散地球人造卫星或其他航天器的要求,人们制造了若干单级火箭串联形成的多级火箭(通常是三级火箭)
这些就是你大概能看懂的内容,希望对你有帮助.
