太空里没有空气,各种飞行器是怎样被推进飞行的?

如题所述

第1个回答  2022-06-25
这个问题很好。我们知道,飞机之所以能在空中飞行,靠的是发动机提供的动力,原理其实很简单,就是作用力与反作用力,即发动机压缩空气,通过燃烧室后变为高温高压的空气,朝后喷出,获得前进的动力。

在太空中没有空气,是真空环境,也就没有氧气,这时的飞行器发动机原理和飞机发动机就不一样,所以火箭发动机等太空飞行器不但需要携带燃料,还需要随身携带氧化剂。

包括火箭在内的航天器,在太空中飞行时的动力靠发动机推进的,推进的原理就是动量守恒,比如火箭发动机,自带的氧气与燃料燃烧后产生的高温气流从后尾喷管喷射出去,由此获得巨大推力,推动火箭向前运行,如果喷气的速度越快,那么火箭获得的速度也就越大。

在太空中,比如卫星或空间站若需要返回,变轨或者飞向新的天体,这时候就需要重新启动发动机,产生推力,来加速或改变飞行器的飞行方向。

经常有朋友提出类似的问题,也不知道大家是怎么想的,飞行器在空中飞行,并不需要空气,相反,有空气飞行器就要克服空气阻力做功,反而要消耗更多的能量。

其实,推动飞行器飞行的是发动机中燃料燃烧产生的高温高压的燃气,燃气急剧膨胀,在飞行的垂直方向,受到燃烧室侧壁的阻碍,会对侧壁产生压力,但这些压力是平衡的,不改变飞行器的运动状态。在飞行方向,燃烧室后部有喷口,燃气从喷口喷出,不会对燃烧室产生压力,但燃烧室前部是封闭的,同侧壁一样阻碍燃气的膨胀,于是,燃气对前部产生巨大的压力,这就是飞行器飞行的动力。所以说,飞行器能否飞行跟周围有没有空气没有关系。

燃料只要能燃烧,就会产生燃气。而燃料燃烧无外乎需要氧化剂助燃,太空中没有空气不要紧,飞行器可以自己带着。火箭就是既带燃料又带氧化剂的发动机,所以,推动太空飞行器要使用火箭。

答:动量守恒现象,与是否有空气无关,相反因没有空气效率更高了。

题主是否感觉飞行器喷射飞行跟我们人日常走路相同的道理?我们向前走因为有摩擦力的存在,使我们可以前进,其实是错误的。

当我们在一叶扁舟上向前移动时,这个时候船会向后运动,这都是相同的道理,从本质上来说都是动量守恒决定的。

如果你喜欢,欢迎关注点评。

在太空中,太空船很可能在不推动空气的情况下飞行,但是我们对固定的思想感到困惑。 太空中的航天器和引擎符合牛顿的第三运动定律:两个相互作用的物体之间的力和反作用力始终相等,朝向相反的方向,并且作用在同一条直线上。

因此,当燃料被排出时,由航天器的发动机产生的力沿相反的方向产生相等的推力,该推力作用在航天器上并将其向前推动,这不需要空气。

这个原理很容易在地球上观察到:例如,一个成年人和一个孩子站在滑板上,而成年人则用双手推动孩子。 这种力量也将成年人推回原处。

但是,由于成年人在滑板上比儿童重,因此成年人的距离不会比儿童远。

正因为如此(重型航天器难以操作),工程师在设计航天器发动机时面临着挑战。

稍加推动确实可以推动航天器前进,但是它需要大量燃料才能快速移动,而更多的燃料意味着更大的重量,这将增加任务成本。

为了降低成本,当拍摄诸如木星之类的遥远行星时,某些航天器将绕行星(如金星)飞行并利用其重力加速,从而有效地缩短了到达其他目的地的时间。

太空里没有空气,各种飞行器是怎样被推进飞行的?

这完全是对作用与反作用力的牛顿第三定律的误解,其实这个是我们运动的基础,即使是在地面跑的 汽车 、水里的轮船、还是天上的飞机....甚至宇宙空间的飞船,都是是通用的!您肯定会指出地面跑的 汽车 不是,因为那是摩擦力为基础向前跑的....没错,是轮胎与地面之间摩擦力相互作用才向前走的...您说对了,理解一点都没错!

很抱歉,我说的是这个 汽车 ......

作用与反作用里的基础是无需空气介质的,在近地轨道上,即使不用发动机,而只是向后方扔出一个物体,那么同样可以获得增加的速度!而发动机可以将物质扔得更快,那么飞船获得的速度就更高!

尽管这是科幻片里的画面,但您可以看到飞船尾部耀眼的离子发动机尾焰,当然我们现在无法制造出如此庞大飞船的结构,但原理都是一样的,只有不断向后方抛弃质量,飞船才能获得加速度,否则它将以关掉发动机时的速度继续滑行!

但即使是比冲再高、推力再大的发动机也无法将飞船推至光速,因为接近光速时的质增效应会将发动机的推力消耗殆尽,但仅仅是银河系的广袤即达20万光年,试想即使我们实现光速飞船又如何?

因此未来的出路肯定不是在这种向后方丢弃质量的行为,必须要有一种不抛弃质量并且不违反狭义相对论的发动机出现,而观测到的宇宙的膨胀超过光速的现象似乎为我们留了一个窗户,但迄今为止我们找遍了物理学上所有的可能,也仅仅是在虚无缥缈理论上有一些方向,但却如空中楼阁,根基在哪里都不知道....... 少年,人类需要你的努力!

很多人以为飞机发动机往外喷气,然后大气中的空气给了飞机喷气一个反作用力,这样飞机才有动力飞起来,其实不是这样的。

因为空气给不了这么大的一个反作用力,举个例子,你扔一块砖头或者扔一个树叶,你扔的时候空气是有反作用力在砖头或树叶上的,但砖头或树叶显然没有被空气的反作用力给推回来。

所以不要高看了空气的反作用力。那飞机是怎么向前飞的呢?首先飞机发动机吸入氧气,和燃油混合后,充分燃烧,燃烧后形成了高温高压的燃气,然后这个燃气从发动机后面喷涌而出,这个喷涌而出的燃气给了发动机反作用力,而不是外面的空气给了发动机发作用力,记住,是喷涌而出的燃气给了发动机发作用力。

所以只要有喷涌而出的燃气,就可以给发动机反作用力,就可以推动发动机向前走。理解了这个,在太空中,飞行器怎么飞行的就好理解了。

因为太空没有空气,所以飞行器需要自带氧化剂,也就是氧气,这样经过和燃油充分燃烧后形成高温高压的燃气,燃气喷涌而出形成反作用力,这样飞行器就被推动向前了。

其实无论在大气层中还是在太空,飞行器都是依靠动量守恒来获得前进的加速度的。

简单来说,动量守恒有三种情况,一种是高速抛出物质,自身就获得相应的动量;另一种是和其它物质碰撞,从而发生动量的转移而获得动量。还有一种情况,就是太空飞行常用的“引力弹弓”。

飞机发动机吸入并压缩空气,与燃料混合,燃烧,产生巨大的压力将燃烧后的气体向后喷射,从而使飞机获得向前的动量。运载火箭燃料燃烧后向后喷射,自身获得向前的推力。卫星变轨和姿态调整都是直接向反方向喷射气体,从而获得需要的动量。以上都是喷射物质的例子。

而和其它物质碰撞从而获得动量的主要是还未进入实用的太阳帆。方法是在外太空张开一张巨大的反射薄膜,对准太阳方向,由于太阳发射出的光子和各种高能粒子不断撞击帆面,推动整个飞行器获得向前的加速度。这个加速度虽然很小,但是由于不必携带燃料,又是持续不断地加速,过不了多久也会获得很高的速度,这是非常节省的推进方法,很有前景但是现在还只是设想和初步试验阶段。

引力弹弓则是一种被经常使用的非常经济实用的加速方法。它是利用小质量物体(如空间飞行器)在大质量物体(行星)附近掠过时两个物体间的动量交换来获取加速度。只要精心选择接近时的位置和角度,就可以精确地获取到行星的动能,使飞行器在需要的方向上被加速或者减速,这个过程中飞行器和行星也保持着动量守恒。例如已经飞离太阳系的旅行者号探测器,就被多次利用引力弹弓加速,才获得了足够飞离太阳系的速度。如果仅靠飞离地球时的初速和自身携带燃料来加速,根本不可能飞出多远。还有前不久发射的特斯拉 汽车 ,也需要用引力弹弓来加速,才能够有足够的速度到达火星。

又一个初高中不学习的登场

第一个要理解太空里没有空气,应该是不准确的,容易错误的理解成真空。其实,太空中充满各种其他的气体或者物质,星体,不然你以为那些星系是怎么存在的,如果是真空,地面上也有相关的实验,抽真空后,物体会膨胀,分解分裂。很显然,太空中有其他的气体存在。飞行器在太空飞行时燃料燃烧,产生大量高温高压气体从后方推出,这些气体压缩后方空间中的气体及物质,对后方气体、物质产生作用力,利用反作用力推动自身前进。如果不是这样,就像做梦踩空了一样,身体还在原处,只是把脚下空间蹬了下去,或者说飞行器向前挪动了一下就停下了。 实际上,我们在一些视频中看到的是飞行器在调整姿态时才会用发动机短开,然后关闭。和在上面的假设的情况,真空中飞行器发动机长开只向前挪动一次的效果是相同的。发动机长开和短开效果一样,就说明“太空中真空”是一个矛盾,太空不空。理解起来和地球高空中喷气式飞机飞行应该是差不多的道理。 纯属个人己见。

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