火箭為什么能“指哪打哪”
科技在不斷發(fā)展完善,中國(guó)作為傳統(tǒng)的文化大國(guó),一直緊跟時(shí)代的步伐。近年來(lái),中國(guó)發(fā)射了好幾個(gè)火箭和衛(wèi)星。可是大家都火箭有所了解和關(guān)注嗎?知道火箭為什么能&ld;指哪打哪&rd;這么神奇嗎?其中的原因是什么,下面就小編來(lái)給大家解答一下疑惑吧。
騎馬時(shí)要讓馬乖乖地聽話,通常給它套上韁繩,指揮它的行動(dòng)。對(duì)于運(yùn)載火箭而言,這條&ld;韁繩&rd;就是它的控制系統(tǒng)。如果將發(fā)動(dòng)機(jī)比喻為火箭的&ld;心臟&rd;,控制系統(tǒng)則起著類似人體&ld;神經(jīng)中樞&rd;的作用,它控制并支配著火箭上天后的一舉一動(dòng)。
火箭的控制系統(tǒng)箭上系統(tǒng)和地面系統(tǒng)兩部分組成,箭上系統(tǒng)叫作飛行控制系統(tǒng)(常簡(jiǎn)稱飛控系統(tǒng)),地面系統(tǒng)稱測(cè)試發(fā)射控制系統(tǒng)(常簡(jiǎn)稱測(cè)控系統(tǒng))。
測(cè)控系統(tǒng)是火箭發(fā)射前人機(jī)對(duì)話的主要接口,通過火箭與地面間的通信可掌握箭上設(shè)備的工作情況和各種參數(shù),也可將飛行參數(shù)向箭上設(shè)備裝訂,最后控制火箭發(fā)射。
飛控系統(tǒng)制導(dǎo)與導(dǎo)航系統(tǒng)、姿態(tài)控制系統(tǒng)、電源供配電和時(shí)序控制系統(tǒng)三部分及相應(yīng)的軟件組成。制導(dǎo)與導(dǎo)航系統(tǒng)是火箭飛行控制系統(tǒng)的核心,它控制火箭的質(zhì)心按預(yù)定的軌跡運(yùn)動(dòng),保證所運(yùn)載的航天器準(zhǔn)確入軌。姿態(tài)控制系統(tǒng)的任務(wù)是克服種種干擾的影響,保證火箭的飛行姿態(tài)穩(wěn)定。電源供配電和時(shí)序系統(tǒng)除完成地面到箭上電源供電的轉(zhuǎn)換外,主要是向各種控制儀器設(shè)備提供各自需要的電源,并按飛行程序發(fā)出指令,控制火箭工作狀態(tài)的變化。軟件的作用是完成各種功能計(jì)算,把三個(gè)部分按功能和工作程序結(jié)合起來(lái)完成飛行控制任務(wù)。
火箭飛行狀態(tài)可以分解為兩種運(yùn)動(dòng):一是火箭質(zhì)心的運(yùn)動(dòng),二是火箭繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)。在實(shí)際飛行中,火箭常受到各種因素影響而偏離預(yù)定的飛行狀態(tài)。其中,來(lái)自火箭本身的因素有3個(gè):(1)于箭體結(jié)構(gòu)制造偏差造成的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱、結(jié)構(gòu)軸線偏移和質(zhì)心偏移;(2)發(fā)動(dòng)機(jī)制造和安裝偏差造成的推力軸線偏斜;(3)多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)工作不同步,液體推進(jìn)劑在貯箱內(nèi)晃動(dòng),以及控制設(shè)備制造誤差等引發(fā)的干擾力和干擾力矩。外部環(huán)境的影響主要是風(fēng)的干擾。
飛控系統(tǒng)的儀器設(shè)備測(cè)量?jī)x表、中間裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電源配電裝置等組成。
根據(jù)導(dǎo)航方式不同,測(cè)量?jī)x表的種類有所不同,但都離不開陀螺和加速度表。高速旋轉(zhuǎn)的陀螺能始終保持自身的方向不變,并能覺察到火箭姿態(tài)的任何變化。利用陀螺原制造的加速度表,則能感受火箭速度的變化。
中間裝置主要是指電子計(jì)算機(jī)。一旦接到測(cè)量?jī)x表發(fā)來(lái)的火箭飛行路線和姿態(tài)變化的信號(hào),計(jì)算機(jī)就立即進(jìn)行計(jì)算,隨后進(jìn)行綜合處,將信號(hào)放大,傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu),并控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電磁閥門、電爆器件、舵機(jī)、姿態(tài)噴管、搖擺發(fā)動(dòng)機(jī),以及控制搖擺發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)的伺服機(jī)構(gòu)等。它們嚴(yán)格執(zhí)行中間裝置傳來(lái)的信號(hào)命令,使發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火、關(guān)機(jī),糾正飛行路線和姿態(tài)的偏差,使火箭級(jí)間分離和衛(wèi)星、飛船等有效載荷分離。