飛行船飛行原理
自從1970年以來，中國發(fā)射了不少類型的衛(wèi)星，1999年又成功地發(fā)射了飛船。飛船與衛(wèi)星有什么相同的地方，又有什么不同呢?我們從它們的系統(tǒng)組成來談?wù)勥@個(gè)問題。
飛船與衛(wèi)星有許多的共同點(diǎn)，如它們的飛行原理、發(fā)射、軌道、軌道上的運(yùn)行，以及返回所經(jīng)歷的環(huán)境是相同的。但是它們又有許多要求是不同的，如“過載”、就有不同的要求。那什么是“過載”呢?簡單說來，當(dāng)火箭攜帶飛行器加速飛行時(shí)所產(chǎn)生的加速度超過“重力加速度”的倍數(shù)就稱為“過載”，“重力加速度”規(guī)定用“g”來表示，超過2倍就是2g;而超過10倍就是10g�？刹灰】此@個(gè)過載值對衛(wèi)星內(nèi)部的儀器設(shè)備產(chǎn)生直接的影響，如果太大，就會對設(shè)備產(chǎn)生破壞作用，當(dāng)然對人那就更嚴(yán)重了。衛(wèi)星在發(fā)射或者返回時(shí),可以承15g或者更大的過載，這與作用的時(shí)間還有關(guān)系。而能夠保證航天員正常工作和生活的過載值不超過4-5g,如果再大，輕則昏迷，重則器官破壞甚至死亡。所以對載人飛船的發(fā)射和返回都要保證這個(gè)條件。不管是衛(wèi)星還是飛船都是由許多系統(tǒng)組成的，它們有許多相同的系統(tǒng)，可以稱為飛行器的公用系統(tǒng)，也就是指不管任何類型和用途的飛行器都必須配備的系統(tǒng)。
公用系統(tǒng)包括:結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、姿態(tài)控制系統(tǒng)、熱控制系統(tǒng)、跟蹤測軌系統(tǒng)、遙測系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)等。
系統(tǒng)的作用和基本的工作原理，我們在前面的文章中都介紹過了，但就是在這些系統(tǒng)中，對飛船的某個(gè)系統(tǒng)內(nèi)功能或者說配置要求與衛(wèi)星也是不同的。
我們舉個(gè)例子，比如測控系統(tǒng)，衛(wèi)星的測控功能能夠做到測軌、遙測和遙控就可以了，但是對于飛船的測控系統(tǒng)功能除了上述的要求外，由于人的參與，還增加了語音通信和電視傳輸。語音通信的作用是幫助航天員之間、航天員和地面之間的話音聯(lián)系，也就是通話，而電視傳輸?shù)淖饔貌浑y理解，不但航天員和地面人員之間能夠通話，而且地面能夠看到航天員的每時(shí)每刻的工作和生活情況，甚至通過他們的面部表情來了解他們的狀況。當(dāng)然也可以通過電視向全國播放他們的工作生活情況，還可以在遙遠(yuǎn)的太空和家人說話和見面呢，這對他們的心理是個(gè)鼓舞。但無人的衛(wèi)星就不需要這些了。除了這些公用系統(tǒng)外，也是由于有人，飛船還有些特殊的系統(tǒng)，可以稱為專用系統(tǒng)。飛船的專用系統(tǒng)包括了以下幾個(gè)方面。
作為載人飛船是要把人送上天，因此，人的生命保障及安全是最重要的問題，高度真空的空間是不具備人生存的條件的，只好依靠飛船的設(shè)計(jì)來保證這些條件，而且要保障的內(nèi)容是多方面的。一是建立和維持航天員的生活和工作所必要的最佳大氣環(huán)境條件，如溫度、濕度及有害氣體的控制;二是供給生命活動(dòng)所必需的物質(zhì)，如氧氣的供應(yīng)、水的供應(yīng)、食物的供應(yīng)等;三是去除生活活動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的廢物，如各種有害的氣體、食物的碎屑、大小便等廢物。可想而知，在密封的飛船內(nèi)處理這些問題，技術(shù)上是很復(fù)雜的。
除了使航天員更好地工作，隨時(shí)可以方便地看到飛船和自身的各種參數(shù)及工作狀態(tài)外，在飛船上還為航天員配備了數(shù)據(jù)顯示儀表系統(tǒng)。在航天員座椅的上前方，正對航天員的視線裝有一塊大的儀表屏，它與飛機(jī)駕駛員或者汽車司機(jī)面前的儀表屏相似，但功能要多得多。在這塊儀表屏上有文字顯示火箭的飛行情況、火箭執(zhí)行的重大關(guān)鍵動(dòng)作和飛船的重要的系統(tǒng)參數(shù)，如環(huán)境溫度、艙內(nèi)壓力、電源電壓、氣源氣壓、飛行高度，以及航天員的生理參數(shù)等。儀表屏上還設(shè)有報(bào)警裝置，當(dāng)某個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)出現(xiàn)異常，馬上出現(xiàn)燈光及聲音警告，通知航天員某個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)不正�，F(xiàn)象，引起航天員的注意，以便采取相應(yīng)的檢修措施。而當(dāng)出現(xiàn)了危及航天員安全的緊張故障，必須采取緊急的措施，此時(shí)就會出現(xiàn)更加醒目的燈光及聲音報(bào)警，告訴航天員立即采取措施，必要時(shí)緊急返回地球。為了航天員的生活規(guī)律化，在飛船的生活艙內(nèi)有專門的照明設(shè)施，它們可以變明變暗，模擬地面的白天黑夜。
返回系統(tǒng)由三大部分組成:減速設(shè)備、控制設(shè)備、標(biāo)位設(shè)備。
減速設(shè)備的任務(wù)是用來降低飛船在返回過程中的速度，保證航天員的安全著陸。
控制設(shè)備的任務(wù)是在飛船的返回過程中發(fā)出各種動(dòng)作指令，如降落傘的打開、緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)的工作等。
標(biāo)位設(shè)備的用途是在返回艙著陸前后標(biāo)明自己的位置，便于地面人員尋我和營救。
載人航天中，航天員的生命安全是第一位的，尤其是在出現(xiàn)事故的情況下采取有效的措施，保護(hù)航天員的生命安全，為此在飛船上專門配置了事故應(yīng)急救生系統(tǒng)。
說實(shí)在的，從航天員進(jìn)入飛船座艙開始，直到火箭攜帶飛船飛行的過程中，可以說航天員就處在危險(xiǎn)之中了。幾百噸的燃料已經(jīng)加注到火箭及飛船上，一個(gè)錯(cuò)誤的操作都有可能帶來災(zāi)難性的事故。一旦出現(xiàn)了緊急重大事故，如運(yùn)載火箭有爆炸的危險(xiǎn)性，航天員來不及撤出飛船座艙，必須馬上逃離現(xiàn)場的危險(xiǎn)區(qū)。
飛船的交會對接系統(tǒng)也是不可少的。一般飛船，由于體積有限，不可能攜帶很多的燃料和航天員的生活必需品，因此都不能長時(shí)間地單獨(dú)運(yùn)行。而作為空中運(yùn)輸器，要把人員及物資運(yùn)到空間站去，或把人送到其他星球。這樣就有一個(gè)使兩個(gè)飛行器在空中聯(lián)成一體，完成工作后再分離的過程，而這種聯(lián)接、再分離的過程我們就稱它為交會對接。
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