谈神州号飞船的着陆方式

谈神州号飞船的着陆方式谈“神州”号飞船的着陆方式河北南宫中学 055750 张朝欣有这样一道由高考题改编的题目： “神州”五号飞船返回前飞行在距地面高度h=340km高的圆形轨道上，速度，飞船上装有52台发动机，它们与燃料供应设备合在一起叫做推进系统，推进系统用于姿态控制、变轨机动以及飞船脱轨返回时提供所需要的冲量.为了便于研究，将52台发电机等效为P1、P2、P3、P4四个喷气发电机。如图P1、P3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行，P2、P4的连线与空间一固定坐标系的y轴平行.开始时，飞船以恒定速度v0向+x方向平动，问：...

谈“神州”号飞船的着陆方式河北南宫中学 055750 张朝欣有这样一道由高考题改编的题目： “神州”五号飞船返回前飞行在距地面高度h=340km高的圆形轨道上，速度，飞船上装有52台发动机，它们与燃料供应设备合在一起叫做推进系统，推进系统用于姿态控制、变轨机动以及飞船脱轨返回时提供所需要的冲量.为了便于研究，将52台发电机等效为P1、P2、P3、P4四个喷气发电机。如图P1、P3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行，P2、P4的连线与空间一固定坐标系的y轴平行.开始时，飞船以恒定速度v0向+x方向平动，问：要使飞船降低高度返回地面，应当开动哪一台发动机？ A. P1 B. P2 C. P3 D. P4 分析：一般来说,飞船可以用两种方式返回地面： ⑴开动P1,向前喷射,飞船速度减小，轨迹变为椭圆，如图a，飞船沿椭圆轨道到达地球背面的A点,并相切.A点与P点相对. ⑵开动P4,向外恻喷射,使飞船得到一指向地球中心的动量(速度),其轨道与地球表面B点相切，如图b，B为近地点，P既非近地点，又非远地点.但此种方式不改变飞船横向速度注1. 采取哪种返回方式，要考虑两个方面：飞船返回地面时的速度大小和消耗的燃料着陆时，速度越小，越容易控制，且有利于飞船、人员、仪器的安全；另外，在保证安全的前提下，节省燃料是我们优先的选择. 飞船在P点短时间发动喷气发动机，短时间内改变速度，使轨道变成椭圆，按方式⑴，P为飞船椭圆轨道的远地点，A为近地点，按方式⑵，P既不是远地点，又不是近地点，A为近地.但不影响横向速度. 以上两种方式，飞船在喷气后的运动过程中，由于只受引力相互作用，满足开普勒第二定律适用条件；由于只受引力相互作用，系统机械能注2都保持不变，飞船在喷气后的运动过程中系统机械能守恒. 也就是说，飞船在喷气后的运动过程中，同时满足开普勒第二定律和机械能守恒，可以用基本的两个守恒方程求解. ㈠：飞船返回地面时的速度大小比较按方式⑴，由于飞船在P点处短时间喷射，飞船位置几乎不变，仍在P点处.速度由v0减小为v1，设A点处速度为vA，由已知飞船距地面高度h，则飞船到地心距离为，由开普勒第二定律 …………………………⑴ 按方式⑵，由于飞船向外恻喷射燃气，飞船得到一指向地球中心的速度，设B点速度为，由开普勒第二定律 …………………………⑵ 由①②易知即⑴⑵两种方式，采用方式⑴到达地面时的速度小，容易控制，有利于飞船、人员、仪器的安全，㈡飞船返回地面过程中消耗的燃料比较设飞船距地面高度为h，其速率为v0，由牛顿第二定律得 …………………………⑶ ⑴ 由于飞船在P点处短时间喷射，飞船位置几乎不变，仍在P点处.速度由v0减小为v1，设A点处速度为vA，由开普勒第二定律 …………………………⑷ 由机械能守恒 …………………………⑸ 其中M为地球质量，m为飞船质量联立以上③④⑤式，得 ………………………… ⑹ 反向喷气使速度减少， ………………………… ⑺ 假设喷气一次，气体喷出时相对飞船的速度大小为，由动量守恒 …………………………⑻ 为方式⑴中,向前喷射的喷出燃气量，由⑥⑦⑧，可得解得取代入，得 ⑵ 向外侧喷射燃气，由开普勒第二定律 …………………………⑼ 由机械能守恒 …………………………⑽ ⑼⑽联立可得 …………………………⑾ 为便于比较，设气体喷出时相对飞船的速度大小仍为 . PO方向由动量守恒， …………………………⑿ 为方式⑵中向外侧喷射燃气的喷出燃气量 ⑾代入⑿，解得 …………………………⒀ 取代入，得比较，显然选择第一种方式返回地面更节省燃料. 纵上所述，⑴⑵两种返回方式，采用第一种方式，到达地面时的速度小，同时更节省燃料. 故飞船降低高度返回地面时，应开动P1，选A；至于第二种方式，开动P4，非不能也，是不为也. 注1：横向速度指与两物体引力方向垂直的速度注2：以无穷远为势能零点，引力势能公式为，（r为物体到地心的距离）第 3 页共 3 页 _1239805748.unknown _1240294414.unknown _1277961506.unknown _1277962656.unknown _1277964074.unknown _1277961815.unknown _1277962140.unknown _1240294530.unknown _1240294792.unknown _1240294459.unknown _1240229090.unknown _1240290662.unknown _1240294399.unknown _1240290806.unknown _1240229139.unknown _1240230956.unknown _1240228371.unknown _1240229078.unknown _1240228298.unknown _1239801997.unknown _1239803600.unknown _1239804718.unknown _1239805011.unknown _1239804992.unknown _1239804586.unknown _1239802629.unknown _1239803565.unknown _1239802736.unknown _1239802607.unknown _1239801381.unknown _1239801839.unknown _1239801290.unknown

                    本文档为【谈神州号飞船的着陆方式】，请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑，
                    图片更改请在作品中右键图片并更换，文字修改请直接点击文字进行修改，也可以新增和删除文档中的内容。 
 该文档来自用户分享，如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服，我们会及时删除。

                    [版权声明] 本站所有资料为用户分享产生，若发现您的权利被侵害，请联系客服邮件isharekefu@iask.cn，我们尽快处理。

                    本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权，请谨慎使用。

                    网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传，仅限个人学习分享使用，禁止用于任何广告和商用目的。
                

下载需要：免费已有0 人下载

立即下载

谈神州号飞船的着陆方式

你可能还喜欢