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为什么火箭底部像喇叭

发布时间:2015年5月6日  更新时间:2024年10月20日
作者:未知  文章ID:21870  浏览:

【原文】
    为什么火箭底部像喇叭
    当重几十吨、上百吨的火箭如巨龙一般腾飞九天时,你一定会为火箭具有如此神力而惊叹不已;而如果你是一个细心观察的人,也许会提出这样的疑问:火箭发动机的喷管为什么要做成喇叭形状的呢?这要从火箭发动机的特殊构造谈起。
    火箭发动机之所以能够产生强大的推动力,是因为火箭发动机有着特殊的构造。
    推力室是火箭发动机的核心部分,一般由头部、燃烧室和喷管组成。其中头部和燃烧室的作用是使燃烧剂流经燃烧室和喷管的内套,冷却燃烧室和喷管,再将燃烧剂由喷管和燃烧室外套流经喷嘴喷入燃烧室,并在同时由另一些喷嘴喷入氧化剂的作用下充分燃烧,将推进剂的化学能全部转化为热能,在燃烧室内产生2200℃~3500℃的高温高压燃气;喷管的作用是将燃烧室的高温高压燃气进行加速,由几十米/秒增加至几公里/秒,从而将燃气的热能转化为燃气的动能,获得直接的反作用力,推动火箭飞行。燃气喷射的速度愈高,火箭获得的推力也就越大。
    那么,火箭发动机是怎样获得这样高喷速的燃气流呢?这是设计上的科学,就是把推力室的喷管部分在其结构上做成先收敛后扩散的喇叭形状,收敛段的上端同燃烧室的下端是平滑相连的。这一结构可使燃气流的速度因喷管横截面积的变化而变化,使气流从亚音速度到音速,直到加速至超音速。所以,人们把这种喇叭形喷管叫超音速喷管。由于它是瑞典人拉瓦尔发明的,因此也称为“拉瓦尔喷管”。
    让我们来分析一下拉瓦尔喷管的原理。火箭发动机中的燃气流在燃烧室压力作用下,经过喷管向后运动,进入喷管的收缩段。此时,燃气运动遵循“流体在管中运动时,截面小处流速大,截面大处流速小”的原理,因而,燃气流的速度不断加速。当到达喷喉时,流速已经超过了音速。而超音速的流体在运动中却不再遵循“截面小处流速大,截面大处流速小”的原理,而是恰恰相反,截面积越大,流速越快。在扩张段,燃气流的速度被进一步加速,为2~3公里/秒,相当于音速的7~8倍,这样就产生了巨大的推力。
    现在你应该明白了吧,拉瓦尔喷管实际上起到了一个“流速增大器”的作用。其实,不仅仅是火箭发动机,导弹的喷管也是这样像喇叭形状的,因此说拉瓦尔喷管在武器上有着非常广泛的应用。

【问题】
    15.下列句子中加点的词语在文中分别指代什么?(4分)
    ①这一结构可使燃气流的速度因喷管横截面积的变化而变化。
    ②此时,燃气运动遵循“流体在管中运动时,截面小处流速大,截面大处流速小”的原理。
    16.根据全文,说说为什么火箭底部像喇叭?(4分)
    17.“在扩张段,燃气流的速度被进一步加速,为2—3公里/秒,相当于音速的7—8倍。”这一句在文中有什么表达作用?(3分)
    18.下列判断都是错误的。请选择其中的一个,指出其错误所在,并简述理由。(3分)
    ①火箭发动机中,流体在运动中遵循“截面小处流速大,截面大处流速小”的原理。
    ②推力室是火箭发动机的核心部分,都是由头部、燃烧室和喷管组成。

【参考答案】
    15.①“这一结构”指的是推力室的喷管部分做成先收敛后扩散的喇叭形状,收敛段的上端同燃烧室的下端平滑相连。
    ②“此时”指燃气流在燃烧室压力作用下,经过喷管向后运动,进入喷管的收缩段时。
    (4分,各2分。意思符合。有欠缺酌扣。)
    16.①火箭底部既推力室的喷管部分做成先收敛后扩散的喇叭形状可以使燃气流速度因喷管截面积的变化而变化,从而使气流达到超音速
    ②这样的结构可以使火箭发动机获得高喷速的燃气流,获得更大的推动力
    (4分,每点2分。意思符合。有欠缺酌扣。)
    17.采用列数据、作比较的说明方法,更具体准确的说明了被加速的然气流速度之大。
    (3分,说明方法1分,作用2分。)
    18.①是错的,因为火箭发动机中,燃气流在收缩段遵循“截面小处流速大,截面大处流速小”的原理,而当气流到达喷喉时,流速以超过了音速,超音速的流体在运动中则是截面积越大,流速越快。
    ②是错的,应该是“推力室是火箭发动机的核心部分,一般由头部、燃烧室和喷管组成”,一般表示大部分情况下如此,这里用了“都是”变成了所有推力室都是这样组成,这就不能体现说明文语言的准确性。
    (3分,意思符合。有欠缺酌扣。)
 

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