火箭升空是旋转的吗?

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实际上,现代运载火箭在飞行时,都会选择在大气层绕轴旋转的飞行方式来获得稳定。而在升空离开稠密大气层之后则会立即停止旋转,以免对精度和仪器的跟踪造成影响。

箭体在大气层中旋转,实际上是利用空气阻力来稳定飞行轨道。箭体在大气层中飞行时,在各种干扰力矩作用下如果像断了线的风筝一样无规律的横滚,只会增加与大气流的相对速度,形成额外的阻力,造成能量损失、降低运载能力,而且可能在巨大离心力的作用下损坏整流罩和卫星、飞船等有效载荷,因此必须采取措施克服箭体的这种无规律横滚。

而让箭体在有一定控制规律下绕自身中心轴旋转,可以使由无规律横滚造成的附加阻力变为已知的、可以计算出来的旋转阻力。比如,在一级火箭舱段中装载推力适当的固体小发动机,使之定期点火喷气,推动箭体绕质心作旋进运动,用产生的自旋的轴向阻力来稳定和控制飞行姿态,减小来自气动力矩对飞行的不良影响,这种原理和离心力原理是一样的。例如,我国长征二号运载火箭的主体呈圆柱状,其本身没有像飞机一样的尾翼,因此为了在稠密大气层中获得稳定、可靠、经济的升空姿态,采用1秒自旋3.5圈速度高速旋转以获得离心平衡力矩。

箭体高速旋转除了能使运载火箭在由稠密大气层转往空间无阻力环境过程中不出现横滚,保持稳定外,有时还可以给卫星和飞船一个分离前的初始速度,有助于实施发射任务。

当运载火箭脱离最稠密的大气层达到预定高度时,控制系统会及时关掉小发动机,并利用稳定力矩,使火箭飞行转为稳定。以我国长征二号运载火箭为例,它在起飞升空118秒后就不再旋转了。

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