为什么火箭需要这么多的燃料?

我来回答这个问题 。
火箭之所以携带90%的燃料 , 完全是因为火箭发动机是个笨家伙 , 效率实在太差了!

为什么火箭需要这么多的燃料?

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别看火箭又喷火又冒烟 , 显得很威风 。实际上火箭燃料燃烧所产生的能量 , 大部分都被喷出去的气体动能带走了 , 一部分转化成了光能、热能 , 火箭获得的动能只是一小部分 。
所以火箭发动机的比冲都不大 , 约在200到450秒之间 。比冲 , 是指单位推进剂所产生的冲量 , 通俗讲就是每1千克燃料产生1千克推力时持续的时间 。类似于汽车的百公里油耗这个概念吧 , 是衡量火箭能源利用效率的指标 。
为什么火箭需要这么多的燃料?

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【为什么火箭需要这么多的燃料?】飞机使用的航空发动机 , 燃气能量浪费的少 , 转化效率比火箭高很多 。航空发动机只负责克服空气阻力 , 为飞机提供水平方向的加速度 。
真正克服重力抬起飞机的 , 是流经机翼上下表面的空气流 , 按照伯努利原理产生的升力 。飞机是一个四两拨千斤 , 借力打力的家伙 。
为什么火箭需要这么多的燃料?

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火箭发动机却是实打实的 , 在垂直方向上对抗重力 , 火箭向下喷射气体 , 获得反推力推动火箭上升 。
按照动量守恒定律 , 火箭飞行过程中 , 喷出的气体质量乘以喷射速度等于火箭剩余的质量乘以火箭速度 。由此得知 , 燃料重量占火箭总重量越大 , 喷出的气体越多 , 喷射速度越快 , 火箭剩余的质量越小 , 获得的速度就越快 。
另外 , 火箭要飞出大气层 , 那里没有氧气参与燃烧 , 所以火箭还要携带大量的氧化剂助燃 。我国的长征七号火箭 , 总重500吨 , 液氧加煤油就占了450吨 , 其他所有加起来才50吨 。
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长征七号运载火箭
所以火箭需要携带占重量90%的燃料+氧化剂 , 并在飞行过程中把这些燃料都喷射出去 , 才能让剩余的10%的质量 , 获得超过第一宇宙速度7900米/秒的高速度 , 最终克服地球引力的影响 , 进入太空轨道 。
想想都肉疼 , 费尽千辛万苦 , 才能运送那么一点点东西 。等比冲高的离子、核能、电能等新型火箭发动机成熟了 , 就不用携带那么多燃料了 。
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