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太空梭發射時不會往背著軌道器的那一邊傾嗎?


求求你們不要再告訴我紅圈裡面是什麼東西了謝謝。麻煩各位大神看到「其實我也不知道紅圈裡的是什麼東西...」之後繼續閱讀後續的22個漢字,OMS的鏈接我都已經貼出來了。


先放結論:各位打臉打得好,正文已修改。NASA在官網上說了,助推器提供了起飛時80%的推力。但是,固體助推器和燃料外儲箱在起飛時佔了總重的94%。


//首先贊數據帝太空梭發射時不會往背著軌道器的那一邊傾嗎?(此答案已消失)
我來解釋一下為何數據和看上去不一樣吧
首先,太空梭用的是液體燃料引擎,助推火箭是固體引擎。燃料不同導致火焰看上去不一樣。可是,尼瑪推力和火焰顏色沒什麼直接關係啊。你看人家液體燃料那邊噴的火都是紫外區的顏色,比固體那邊的普通白熾燈一樣的可見光火焰牛逼多了啊簡直屌炸天。233
其次,大多數視頻/圖像資料都是題圖這個角度拍的。感覺好像右邊助推那邊好大好屌的樣子。可是,實際上右邊助推的只是2邊白色的小蠟燭啊。(然而這2個小蠟燭是屌炸天的存在)

這個角度看是不是平衡了好多

看中間屎色的部分,尼瑪簡直坑爹啊!旁邊2根小蠟燭表示老子是固體火箭啊這一罐豬油跟老子有毛線關係啊!送它上天很費力啊,有沒有!這一整罐液體燃料都是用於太空梭的3個液體引擎的。

燃料輸送裝置近照。看,黃色罐子是跟太空梭的菊花連通的。

點火前,菊花微癢

點火後,菊花一緊
此時發射架尚未釋放,但是和上圖仔細對比,太空梭本體已經被向上托起。太空梭是被用力按住的。根據數據帝給出的數據可知,太空梭本體的推重比其實已經很大了。沒有助推火箭也能飛走哦。只是,飛不遠啊。只好讓助推火箭幫忙帶一罐豬油,路上吃。

保持這個體位長時間不動,這說明太空梭這邊的推力不能比助推那邊低太多(註:你們噴的對,此處應為推重比)。否則就變成坎巴拉花式作死了...

後來就變成這個樣子

平飛是為了節省燃料。軌道器完全能夠跟上固推的節奏不會仰著載下來的。

後來蠟燭要燃盡了

平飛無壓力。你問為毛太空梭不能從頭到尾自己扛著燃料罐飛?尼瑪一開始油罐是滿的啊,帶不動啊!到圖中的狀態已經燒掉了好多豬(měi)油(yuán)啊!

後來,太空梭又扛著這罐豬油飛了好久,直到攝影師再也拍不到。(好吧,是直到視頻結束)所以,只要有燃料,只要姿勢正確,太空梭可以獨力飛行。助推火箭的用途之一是防止起飛時往燃料罐那一邊傾斜。

你造嗎,太空梭那3個菊花叫做 「液態火箭發動機」。火箭發動機,所以呢...

你可以把太空梭想像成這玩意...

什麼你敢說我造的火箭丑?
你倒是來打我啊~

視頻來源:https://www.youtube.com/watch?v=OnoNITE-CLc

//======2015/12/30補充=======

要說推力,太空梭主引擎跟助推器根本沒法比。太空梭用的那2個助推器根本就是臭流氓。「世界上最大的固體火箭沒有之一」、「世界上唯一用於載人航天的固體火箭」(神舟之後應該不是唯一了)。每個助推器空重91噸,2分鐘幹掉500噸固體燃料。雖然助推器很猛,但是它的推力主要還是用於推自己和外儲箱。起飛的時候燃料外儲箱一共才760噸,一個固推自己就590噸,2個固推加起來比外儲箱還重50%。

但是要說推重比,不算外儲箱和固推的重量,軌道器自身的推重比可以達到5。這個5是什麼概念呢?戰鬥機你造吧,在天上變著花樣各種姿勢飛的那種,其中最屌的那個,F22,開加力,推重比1.25。

考慮到乘員承受能力的限制(畢竟是載人,不是運貨),太空梭上升階段全程過載不超過3g。也就是說,整體推重比全程不超過3。主引擎能讓軌道器這邊推重比上到5,理論上足夠維持發射時不往軌道器那一邊傾。在固推脫離以後,主引擎要推動軌道器和外儲箱繼續工作6分鐘,在後期隨著燃料減少,為了維持過載不超過3g,主引擎輸出的推力還要逐漸降低

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Q:如果不是用矢量力平衡的那使用什麼平衡的?
A:參見菊花對比圖,太空梭主發動機有矢量推進能力。但原則上矢量推進應該用於姿(gǎi)態(biàn)調(tǐ)(wèi),冰天雪地720度後空翻什麼的。維持姿態主要靠調整液體發動機輸出的推力大小。為毛不改變固體火箭的推力呢?因為固態火箭發動機不能動態調整推力大小啊。

其實我也不知道紅圈裡的是什麼東西...目測用於在軌姿態控制。另據可靠評論稱,紅圈裝置為Space Shuttle Orbital Maneuvering System 軌道機動系統

Q:呵呵,自己去百度一下SSME的推力和太空梭固體火箭的推力數值再說話,還有點火順序,敢問SSME點火,固推沒點的時候是什麼壓著的?
A:數值下面詳述。SRB沒點的時候靠ET壓著,ET靠SRB壓著,SRB固定在MLP上。Orbiter這一側有足夠推力保證「太空梭發射時不會往背著軌道器的那一邊傾」。

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鑒於數據帝的答案已刪,我自己搬運數據。
軌道器最大起飛質量:109,000 kg
SSME起飛推力:1,859 kN
軌道器一側的起飛推重比:1859000 * 3 / (109000 * 9.8) = 5.22

燃料外儲箱,98年後啟用的超輕版:起飛質量760,000 kg
固體火箭助推器:起飛質量 590,000 kg
固體火箭助推器海平面推力:12 MN
外儲箱一側的起飛推重比:12000000 * 2 / ( (590000 * 2 + 760000) * 9.8 ) = 1.2

整體起飛推重比 (1859000 * 3 + 12000000 * 2 ) / ( ( 109000 + 590000 * 2 + 760000 ) * 9.8 ) = 1.47 與此頁給出的數據基本吻合。


好像沒人提到這一點:太空梭不是掛在火箭的一側,而是主發動機就在太空梭上,太空梭和倆助推掛在燃料箱上。


很多朋友都知道火箭有一套自動控制系統來糾偏,使其在剛點火後的一小段時間內豎直上升,太空梭作為一種特型的運載火箭其技術原理是相通的,剛起飛時,控制系統保證三台SSME的推力與兩台SRB的推力疊加後的矢量通過組合體的質心,使組合體在pitch, roll, yaw三個姿態方向上都沒有角加速度,也就不會往某個方向傾。如果把SSME的推力矢量改成豎直向下的,那組合體會在力矩作用下有一個負的pitch角。

但很多人可能沒有認識到,太空梭在剛起飛後只有姿態是豎直向上的,其飛行軌跡是有橫向漂移的。下面是STS-129的發射視頻截圖,我把正對發射台的機位得到的兩楨畫面疊加了一下,可以看到太空梭明顯向航向水平漂移了。

原因很簡單,為了疊加後的推力矢量經過組合體質心,太空梭主發動機的推力不是豎直向下的,有一個水平分量,沒有任何力與之抵消,所以組合體會向本體坐標系的+Z軸移動。Clear tower之後太空梭進入一套複雜的包含pitch, roll, yaw的姿態控制動作(指令中簡稱為roll program),使軌道器背面(-Z軸)朝向地球。SSME與SRB的噴管都有雙向擺動能力,這是控制力矩的來源。Roll program的意義有很多,但與SSME的燃料輸送沒有任何關係,飛行中的加速度就足夠燃料沉底了。在飛行末期,組合體會再roll 180度,外貯箱朝向地球並最終分離。寫這些算是糾正下看起來有樂子的最高票答案裡面的一些常識錯誤吧。


1. 太空梭起飛時自己本身(也就是軌道器)的主發動機也在工作。
2. 太空梭軌道器的主發動機是高性能的液氫液氧發動機,其燃燒產物是水,所以主發動機的尾流是高溫高壓無色透明的水蒸氣,肉眼很難注意到主發動機的尾流,你仔細觀察題圖就可以看到白色水汽一樣的東西,那就是主發動機的噴射物。
3. 助推器是固體火箭發送機,成分是高氯酸鉀和鋁粉,燃燒是會有耀眼的的白色火焰和氣體,非常明顯。起飛時看上去就是它最威猛了,但是它只是起飛推力的一部分。
4. 事實相反,助推器之所以安裝在燃料箱上,主要也是為了平衡主發動機與燃料箱之間的力矩。
5. 軌道器主發動機可以調整噴管方向,來微調平衡和控制航向。


如果關掉屁股上那三個SSME就會
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2015/08/24追加:
於是有位同學就問

這確實是個好問題,我們來做一個小實驗,如圖:
空的飲料瓶就相當於已經燒了126秒的燃料罐,獼猴桃就相當於太空梭,現在兩者綁在一起,拋掉助推器後就相當於用一隻手指頂著獼猴桃的屁股,讓這個結合體穩定向前移動,推力方向就需要往燃料罐這邊傾斜。當然,現實中的太空梭還要考慮重力和空氣阻力,實際並沒有這麼簡單,但大致上就是類似這種情況,考慮各種力,通過控制發動機推力矢量去控制姿勢保持受力的平衡。

如下圖,注意其中一台SSME發動機的指向。


因為火箭發動的噴口朝向不是死的,是可以自由活動的,哪邊歪就反向擺動。
飛行器其實不需要對稱,無非就是自動控制比較麻煩罷了。你見過會飛的除草機就知道了。
我現在看不到視頻,不過八成是這個
現在,除草機都能飛上天啦

噴射方向和火箭前進方向其實並不一致。只要保證火箭整體是向前飛就行。
你看這個反艦導彈,當時是水平飛行的,但是導彈本身基本是直立的,只是噴口在向後下方噴射。


因為軌道器自身有推力,這個推力足以克服自重。
倒是暴風雪號需要考慮這個問題,因為它沒有自己的動力。


太空梭一端的推重比過大整個飛行器會有低頭力矩,所以SSME使用安裝角+矢量強行給予飛行器抬頭力矩。矢量角會在飛行過程中調整以確保姿態穩定。
至於有些人說的為什麼倒懸發射就是另一個故事了。


請題主仔細看看圖片中太空梭尾部噴口的噴射角度
跟飛行方向不一致,對吧?正是這個偏離角度推動太空梭整體筆直上升


從圖上看,很明顯軌道器後邊也在噴火哦。


就是為了程序轉向才會這樣的啊
太小看SSME的逆天矢量了吧


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