¿Qué es cohete?

Un avión propulsado hacia adelante por la fuerza de reacción generada por el medio de trabajo del jet del motor del cohete (medio de trabajo). Transporta todos los propulsores por sí mismo, no depende de fluidos de trabajo externos para generar empuje y puede volar en la atmósfera o fuera de la atmósfera. Un cohete es un vehículo de vuelo aeroespacial.

Las aplicaciones de los cohetes incluyen aplicaciones militares y civiles, que van desde pequeños cohetes para fuegos artificiales en festivales folclóricos hasta varios cohetes con sonido y vehículos de lanzamiento gigantes que envían personas a la luna; desde atacar objetivos terrestres, acuáticos y aéreos.

Misiles hasta armas de cohetes antisatélite que atacan objetivos espaciales, así como torpedos, drones, tacleadas con cohetes, aviones con cohetes y otras aplicaciones que usan cohetes para impulsar. Los siguientes son algunos ejemplos de aplicaciones importantes.

Cohete incontrolado (cañón): Es un cohete de una sola etapa sin control de corto alcance con una ojiva. Por lo general, el diseño es simple, no hay un sistema de guía y la precisión del golpe es pobre, pero puede disparar más salvas y cubrir un área grande para compensar la falta de precisión. Se puede lanzar a bordo o a bordo, tiene mejor movilidad, es más fácil de usar que la artillería y tiene un mayor poder destructivo.

Misil: Es un cohete controlado con ojiva. Los misiles tácticos de corto alcance pueden ser controlados por un sistema de guía de alta precisión, superando con creces a la artillería en términos de alcance de ataque, precisión de golpe y poder destructivo.

Los misiles tierra-tierra de largo alcance, los misiles antiaéreos y los misiles antibalísticos suelen utilizar cohetes de 2 etapas o incluso de 3 etapas.

El alcance de los misiles tierra-tierra de largo alcance puede alcanzar de miles a decenas de miles de kilómetros. Este tipo de misil tiene una ojiva nuclear y una alta precisión de impacto. Puede usarse para destruir los objetivos estratégicos del enemigo, como importantes emplazamientos militares, centros políticos y económicos y centros de transporte.

Cohete portador: generalmente compuesto por cohetes de múltiples etapas, que pueden enviar naves espaciales como satélites terrestres artificiales, naves espaciales tripuladas y sondas espaciales a una órbita predeterminada.

No está limitado por las condiciones de combate, como el tiempo de preparación del lanzamiento y la maniobrabilidad, sino que se centra en mejorar la capacidad de carga, por lo que puede utilizar oxígeno líquido e hidrógeno líquido como propelente criogénico de alto rendimiento. El empuje del cohete y el número de etapas dependen de la carga útil y los requisitos de velocidad orbital.

El cohete portador más grande de los tiempos modernos es el cohete portador "Saturno" 5, con una longitud total de unos 110 metros y un empuje de despegue de 33.350 kilonewtons o 3.400 toneladas de fuerza (ver cohete portador "Saturno").

Otras aplicaciones de los cohetes incluyen: cohetes giratorios para estabilizar la rotación de la aeronave; cohetes de ajuste fino para control de actitud y corrección de velocidad terminal; cohetes divididos para la separación de etapas de cohetes de múltiples etapas; cohetes que salvan vidas para la expulsión de emergencia del asiento del conductor o cabina, y cohetes de señales, cohetes de radar de objetivo falso, etc.

Clasificación

Los cohetes se clasifican en cohetes químicos, cohetes nucleares y cohetes eléctricos según las diferentes fuentes de energía. Los cohetes químicos se dividen en cohetes sólidos, cohetes líquidos y cohetes propulsores mixtos. Además, los cohetes también se pueden clasificar según tengan control, propósito, número de etapas, alcance y otros principios. Aunque existen muchos métodos de clasificación para cohetes, los principios de funcionamiento y los componentes son básicamente los mismos.

Principio

El movimiento del cohete obedece a la ley de movimiento de Newton. Cuando el motor del cohete está funcionando, el gas expulsado a alta velocidad le da al cuerpo del cohete una fuerza de reacción, es decir, empuje, que cambia la velocidad del cohete. Durante el vuelo, a medida que se consume el propulsor, la masa del cohete continúa disminuyendo y la velocidad continúa aumentando. ..

Tsiolkovsky primero derivó la fórmula de velocidad ideal que se puede obtener con un cohete de una sola etapa, que se llama fórmula de Tsiolkovsky. Esta fórmula asume que el cohete está volando en el vacío y no se ve afectado por la gravedad de la tierra. Un cohete que despega del suelo está sujeto a la gravedad de la tierra y la resistencia del aire, por lo que la velocidad obtenida es siempre menor que la velocidad ideal.

Debido a la limitación del impulso específico del motor del cohete y al nivel de la estructura del cohete, generalmente es difícil alcanzar la primera velocidad cósmica con un cohete de una sola etapa, por lo que los cohetes de largo alcance y los vehículos de lanzamiento a menudo usan cohetes de múltiples etapas. Los cohetes de etapas múltiples constan de dos o más etapas de cohetes (ver imagen). Cuando el cohete de múltiples etapas está funcionando, la etapa más baja, la primera etapa, se enciende primero.

Se desechó después del primer nivel de trabajo. Luego se enciende la segunda etapa, y así sucesivamente, hasta que la última etapa con la carga útil envía la carga útil a la órbita predeterminada. La velocidad ideal total de un cohete de varias etapas es igual a la suma de las velocidades ideales de todas las etapas. Sea n el número de etapas y la velocidad final es:

V _f = V ₁ + V ₂ …… + V _n

A medida que aumenta el número de etapas del cohete, el peso inicial disminuye. Sin embargo, el sistema con demasiadas etapas se complicará, pero no será beneficioso. El grado más económico es de 2 a 4 grados. Hay tres combinaciones de cohetes multietapa: serie, paralelo e híbrido.

El cohete tándem está conectado en dirección axial en un todo, con estructura compacta, baja resistencia aerodinámica y equipo de lanzamiento sencillo. Los cohetes paralelos también se denominan cohetes agrupados.

Las etapas están conectadas horizontalmente y tienen una longitud corta. Todos los motores se pueden encender al mismo tiempo durante el lanzamiento. Las desventajas de los cohetes paralelos son el gran tamaño lateral del cuerpo del cohete, el complicado equipo de lanzamiento y el alto costo.

Bajo la premisa del mismo peso de despegue, la capacidad de carga de los cohetes paralelos es ligeramente menor que la de los cohetes en serie. El método de combinación que se usa en serie y en paralelo al mismo tiempo se llama híbrido, que tiene las ventajas y desventajas de los dos métodos.

Hay dos tipos de métodos de separación para cohetes de varias etapas: separación en frío y separación térmica. La separación en frío consiste en que las dos etapas se separan primero y luego se enciende la etapa superior. La separación térmica significa que la etapa superior se enciende primero y luego las dos etapas se separan.

La composición tiene esencialmente componentes de sistemas de propulsión de cohetes y estructura de flecha de carga útil. Los cohetes controlados también están equipados con sistemas de guía y control y, a veces, la telemetría, la autodestrucción segura y otros sistemas adicionales se pueden instalar en el cohete según sea necesario.

El sistema de propulsión es la fuente de energía para el vuelo de cohetes. El sistema de propulsión de un cohete sólido es un motor de cohete sólido. El sistema de propulsión de un cohete líquido incluye un motor, un tanque de propulsor, un sistema de presurización y un grupo de válvulas de tubería (ver sistema de propulsión de aeronaves).

El papel de la estructura del cuerpo del cohete es cargar todos los componentes del cohete para formar un todo. Generalmente, la carcasa del motor de cohete sólido y el tanque del cohete líquido forman parte de la estructura del cuerpo del cohete.

Además, también incluye la sección de cola, la sección entre etapas, la estructura de la cabina de instrumentos y el carenado de carga útil. La estructura del cuerpo de la flecha debe tener una buena forma aerodinámica.

Bajo la premisa de cumplir la misma función, cuanto menor sea el peso y el volumen de la estructura del cuerpo de la flecha, mejor. Además de las habilidades de diseño y los métodos de proceso, la elección del estilo estructural y los materiales también es muy importante para reducir el peso de la estructura de la carrocería de la flecha.

La carga útil es el objeto a ser transportado por el cohete. El propósito del cohete es diferente, la carga útil también es diferente. La carga útil de un cohete militar es la ojiva (ojiva). La carga útil del cohete utilizado en la investigación científica son varios instrumentos de investigación. La carga útil del vehículo de lanzamiento son naves espaciales como satélites artificiales, naves espaciales tripuladas y no tripuladas o sondas espaciales.

Desde la década de 1940, los cohetes se han desarrollado rápidamente y se han utilizado ampliamente. La estructura del cohete es cada vez más grande, el sistema se vuelve cada vez más complicado y la precisión mejora constantemente.

El peso del cohete portador de satélites artificiales ha aumentado de casi 10 toneladas en los primeros días a más de 2.900 toneladas, y la capacidad de carga de los satélites de órbita baja también ha aumentado de unos pocos kilogramos o decenas de kilogramos a más de 120 toneladas.

El cohete se desarrollará aún más en la dirección de alta confiabilidad, buena economía y uso repetido. Los cohetes químicos seguirán ocupando una posición importante, los cohetes eléctricos entrarán en uso práctico y los cohetes solares y los cohetes de fotones también pueden hacer nuevos progresos. (Ver antiguos cohetes chinos, historia espacial mundial)