火箭头部如何保持稳定?
要理解火箭保持头部保持稳定的原因,你需要懂得角动量。角动量是旋转的力量。想象一下溜冰运动员在冰上做旋转运动。开始的时候,她的双臂张开,旋转较慢。她的角动量保持不变。当她将手臂收拢的时候,旋转的力量就转移到她的双臂上,因此她旋转的速度就变快了。如果她再次将手臂伸开,她旋转的速度就再次变慢。对于在空中飞行的物体(例如火箭)来说,物理原理是相同的。对于火箭来说,它的头部保持笔直,而尾部会左右摆动。火箭尾部产生的角动量保持不变,因此尾部的摆动很剧烈,而火箭身体的大部以及头部方向稳定。
通常来说,重力中心必须位于质心之后,这样才能稳定导弹飞行,因为阻力作用在质心上,重力作用在重心上,此时这两个力会产生让导弹头部向下的力矩,保证导弹的自动稳定。如果重心在质心之后,此时这两个力产生的力矩相反,反而会使导弹更不稳定。
实际上对于一个实际的导弹来说,质心总是和重力中心有偏差的,此时需要一个偏航稳定系统产生一个滚转力矩将头部调整到和前进方向平行。此时燃气舵或者控制面产生的控制力矩还需要补偿偏航力。