火箭升起怎么保持平衡?
靠伺服机构。在地面控制塔的精确控制下,火箭垂直起降,火箭点火,底部喷出巨大火焰,在强大的反作用推力下,火箭离开发射架,加速上升,而自身始终保持竖直。但事实上,由于各个发动机工作不可能完全一致,加上各种外界因素的影响,火箭在上升阶段不可能非常直。
实际上,只要外界给正在工作的助推器顶部施加一个沿俯仰或偏航方向的干扰力矩,就有可能使它的质心偏离中心,或者使火箭偏离竖直方向,这时位于顶端的整流罩对底部发动机就会形成一个俯仰或偏航力矩,只要这个干扰力矩不是很小,就有可能使飞行姿态发生很大偏差,甚至使火箭翻转过来,那时发动机工作产生的推力就不再是沿希望的飞行方向,最终可能导致飞行失败。
例如侧风或火箭发动机室温的轻微差别都可能成为对正在飞行的火箭的干扰。如不及时校正,偏差会越来越大,以致失控。为了保持必要的稳定性,现代飞行器几乎都装有自动控制系统。
在火箭的顶部装有一个测定姿态和角速度的陀螺仪定向仪,用来感受导弹的姿态和运动,并及时把它们从希望值的偏差输送给相应的姿态控制系统。根据这个偏差信号控制相应的喷管偏转,使发动机产生的推力在垂直于偏离方向形成一个力偶力矩,以使飞行器重新回到希望的飞行姿态。
这个装置叫作伺服机构。由于它反应极快,一般可以迅速使飞行器的飞行状态得到校正。