最近,我国航天又进入繁忙密集期,火箭发射几乎每天都有,比如在3月29日刚刚成功发射长征六号改涡环,30日又成功发射了一枚长征十一,将3颗卫星送入太阳同步轨道。而这已经是长征十一系列运载火箭的第12次发射了,其中包括2次海上发射,全部取得成功。

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12次成功发射中,有2次是在海上

很多人在观看长征十一号发射的过程中,发现在火箭点火的同时,旁边有一朵黑色的“蘑菇云”,随着长征十一号一起不断上升,形态还十分稳定,这究竟是怎么回事呢?说白了,这是洲际导弹冷发射出筒时一种特有的现象,毕竟长征十一的来源,大家都懂的。当然,类似S-300、S-400这一类防空导弹在发射时也有类似的现象,但没这么明显。

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长征十一号发射瞬间

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看清楚了吧

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再换个角度看看

运载火箭和洲际导弹的冷发射,就是先用气体将它从发射筒里弹射到一定的高度,往往是几米或者十几米,然后再点火,这样可以避免对载车平台和潜艇的烧灼。而这些弹射气体可能是水蒸气、也可能是压缩空气、燃气,或者是它们的混合物。虽然叫“冷发射”,但弹射气体的温度其实并不低,只是没有火箭和导弹的尾焰那么炙热而已。

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法国核潜艇测试冷发射气体

而在火箭和导弹弹出发射筒之后,由于惯性、气压等共同作用,“蘑菇云”会保持一定的形状,并持续升高,滚滚向上,这就是“涡环”现象。即流体沿某个方向环绕在直线或者曲线轴的区域内,它由被扰动的流体如液体、气体、等离子体构成。通俗来说,你抽烟时吐的烟圈,海豚和鲸鱼玩耍时吐出的水圈,都是涡环,而长征十一号发射时旁边的“小蘑菇”,与烟圈、水圈类似。

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原来如此

涡环的运动很有意思,因为它的圈外是向后跑的,而圈内则是向内跑的,这就产生了无数个车轮效果,推动整个涡环向前或者向上运动。在运动中,涡环与空气之间的滑动摩擦,变成了滚动摩擦,所以消耗的能量非常小,换言之就是涡环可以保持很久,队形不乱,徐徐上升,从而造成了长征十一发射时我们看到的现象。

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涡环是滚动的

值得一提的是,3月29日发射的长征六号改,是我国第一枚固体捆绑式运载火箭,而30日发射的长征十一号,则是我国固体运载火箭的代表,与之类似的还有“快舟一号”。它们都是起飞重量30吨到60吨级的小型运载火箭,至500公里、700公里太阳同步轨道发射载荷500公斤左右。

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快舟一号

不要看不上如此小的起飞重量和载荷能力,实际上,在航天领域,数千吨级的超重型火箭要有,千吨级的重型火箭要有,百吨级的中型火箭要有,数十吨的小型火箭也要有,因为它们机动灵活涡环,多采用固态燃料,不怕震动,发射准备时间短,非常适合在战时快速补射卫星,从这个角度来说,可谓是“战略重器”。

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