最早的二級火箭“火龍出水”
人類(lèi)在對自己飛行夢(mèng)想的不斷嘗試中，一次次進(jìn)行著(zhù)飛行的嘗試，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸認識到航空與航天的不同，航空飛行器不論飛機、氣球、還是飛艇都需要依靠空氣的存在，沒(méi)有了空氣所謂的飛行也就不可能實(shí)現。而航天之夢(mèng)實(shí)現的最原始依據就是火箭，火箭的飛行利用了動(dòng)力學(xué)中的動(dòng)量守恒原理，它不但能在空氣中飛行，還可以在大氣層
外的真空中飛行，而且由于沒(méi)有了空氣阻力，在真空中的飛行性能更好。通過(guò)不斷的嘗試，人們逐漸認識到要想進(jìn)入太空，只有借助于噴氣推進(jìn)的火箭。
航空航天技術(shù)是一門(mén)高度綜合的現代技術(shù)，涉及到許多的學(xué)科門(mén)類(lèi)，它包括了航空和航天兩個(gè)大的分支。人們通常把在地球大氣層內或大氣層外空間(太空)飛行的器械統稱(chēng)為飛行器。航空是指飛行器在地球大氣層內的航行活動(dòng)；航天是指飛行器在地球大氣層外宇宙空間的航行活動(dòng)；
火箭的發(fā)明最早出現在中國，在中國古代的記載中，火箭的含義比較廣泛，比如在電影電視中經(jīng)�？梢钥吹郊^點(diǎn)燃，靠弓弩發(fā)射的竹箭也稱(chēng)為火箭，而真正的火箭是在火藥出現后才發(fā)明的。從唐末到宋初火藥武器開(kāi)始使用，但由于其配方和制作方法還處于初級階段，所以不足以作為推進(jìn)的燃料。隨著(zhù)火藥配方和制造技術(shù)的進(jìn)步，12世紀初研制成功了固體火藥，并把它用于制造火器和焰火煙花，在使用這些火器與煙花特別是手持使用時(shí)，人們感到火藥燃燒會(huì )產(chǎn)生很強的后坐力，于是有心人在這種啟示下發(fā)明了新的火藥玩具。大約12世紀末到13世紀初出現的玩具“穿天猴”可以說(shuō)是真正意義上利用反作用原理的火箭，將這種原理的火箭作為武器使用具有相當的殺傷力，所以在戰爭中也開(kāi)始頻繁地使用它。
公元1128年南宋政權建立后，南宋、金和蒙古頻繁交戰，各方都使用了火器。1161年11月，金國侵略中原時(shí)，南宋軍隊第一次使用了火箭武器——“霹靂炮”重挫金軍，這是人類(lèi)歷史第一次在戰場(chǎng)上使用火箭武器。連年的交戰使火箭技術(shù)逐漸被金和蒙古所掌握，于是當時(shí)各方兵工廠(chǎng)的一個(gè)重要內容就是火藥制造，在這種情況下火藥的配方有所改進(jìn)，制造工藝漸趨成熟，其燃燒速度和爆炸力也得到增強。13世紀蒙古在先后三次的大舉西征中，采用了南宋的火器技術(shù)，用漢人工匠制造大炮。當時(shí)在歐洲戰場(chǎng)使用的火箭已有多箭齊發(fā)的火箭筒，這種集束式火箭發(fā)揮了絕大的威力，使歐洲人大為吃驚。當然在這幾次西征中，阿拉伯人從中掌握了火藥和火箭的技術(shù)，并進(jìn)一步把它傳入了西方。
明代中國火箭發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)比較重要的時(shí)期，出現了很多種類(lèi)的火箭，除了單級火箭，還發(fā)展了各種集束火箭、火箭彈和原始的多級火箭，并且對各種火箭的制造、應用、配備和發(fā)射劑原料配比及加工制造等都作了詳盡的敘述。在當時(shí)的水、步、騎兵中火箭武器已作為必備的武器，甚至還有專(zhuān)門(mén)的火箭部隊，有關(guān)火箭武器的使用、布陣、作戰技術(shù)和管理也都有條例規定。明代的《武備志》中曾有過(guò)這些火箭的記載。
《武備志》所記載火箭
名稱(chēng) 射程
五虎出穴箭500步
七星箭 不詳
九龍箭 不詳
火弩流星箭不詳
火龍箭 不詳
長(cháng)蛇破陣箭200步
一窩蜂箭 300步
群豹橫奔箭400步
四十九矢飛簾箭不詳
百虎齊奔箭300步
明代的火箭雖然種類(lèi)繁多，但發(fā)展主要體現在火箭樣式的更新上，有關(guān)火箭的尺寸、規格、裝藥劑量、發(fā)射距離方面卻少有討論。而在火箭的穩定方面，仍然是傳統的箭桿加羽毛方式，精度不能得到顯著(zhù)的提高，這就使火箭的尺寸和射程難以提高。進(jìn)入清代火箭雖然也有一定的發(fā)展，但其發(fā)展基本停留在原地。一方面看這是因為長(cháng)時(shí)間的和平以及封建君主所推行的封閉政策所影響，但從技術(shù)的發(fā)展來(lái)看主要還是缺少相應科學(xué)知識的指導�？v觀(guān)中國古代火箭技術(shù)的發(fā)展過(guò)程，所走的基本是經(jīng)驗式的道路，沒(méi)有對火藥的燃燒機理，火箭的推進(jìn)原理，箭羽的穩定原理等問(wèn)題進(jìn)行深入的研究，而仍局限于用陰陽(yáng)五行說(shuō)來(lái)解釋爆炸原理，這就使得火箭技術(shù)的較大改進(jìn)難以出現。
而火箭技術(shù)在13世紀傳入阿拉伯國家后，又逐漸傳入歐洲，意、法、德、波蘭、英、俄等國都先后掌握了火箭技術(shù)。尤其出于戰爭的需要，這些國家在使用火箭的過(guò)程中，深入研究火藥配比，火箭形狀、大小及穩定裝置和火箭材料，在這些方面進(jìn)行了重大改進(jìn)。很快歐洲的火箭在重量、射程和精度等方面就超過(guò)了中國火箭。公元18世紀初(大約清康熙~雍正年間)，波蘭就已生產(chǎn)出了重達22.7千克甚至54.4千克的大型火箭，德國也試驗了多種帶導向桿的重45.4千克的火箭。
但有趣的是正如火箭沒(méi)有在他的故鄉中國得到巨大發(fā)展一樣，對歐洲近代火箭技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生巨大影響的不是歐洲那些較早使用火箭武器的國家，而是英國。這里不能不提的就是威廉姆·康格里夫(William Congreve)研制的火箭，而實(shí)際上“康格里夫火箭”并不是歐洲大陸火箭技術(shù)發(fā)展的必然結果，也很少受到其影響，主要借鑒的卻是印度的火箭技術(shù)。
威廉·康格里夫(William Congreve 1772～1828)
英國人康格里夫1793年畢業(yè)于劍橋大學(xué)，是學(xué)文科的，由于其父經(jīng)管英國皇家兵工廠(chǎng)的影響，他對兵工機械懷有濃厚興趣，因此后來(lái)便棄文習武，進(jìn)入這家兵工廠(chǎng)，并且開(kāi)始在英國士兵從印度帶回的火箭資料的基礎上，研究改進(jìn)火箭的速度和射程。經(jīng)過(guò)幾年的探索，1805年，康格里夫采用新型火藥制造出了一種實(shí)用的火箭，重14.5千克，箭長(cháng)1.06米，直徑0.1米，并且裝了一根4.6米長(cháng)的平衡桿，射程可達1800米。這種火箭在英國擊敗拿破侖軍隊的戰爭中建立了卓著(zhù)的戰功。由于康格里夫在火箭方面做出的貢獻，英國政府于1814年授予他爵位榮譽(yù)，并在1817年被選為議會(huì )議員。然而，康格里夫火箭還未能解決制導和控制問(wèn)題，精度較差。1844年，英國的威廉·霍爾發(fā)明了一種自旋穩定器，并用來(lái)對康格里夫火箭進(jìn)行改進(jìn)。雖然與現代火箭相比，所有的這些火箭都十分簡(jiǎn)陋，應用也不廣泛，但它們的出現卻為現代火箭的誕生奏響了序曲。
康格里夫研制的火箭在射程、精度及穩定方式上都作了改進(jìn)，其性能已經(jīng)近乎達到了火藥火箭的極限。由于其巨大的殺傷力，使各國紛紛開(kāi)始重視火箭的研究和使用。此后，戰爭火箭的另一項重大進(jìn)步就是穩定性的提高。19世紀中葉英國的發(fā)明家威廉姆·黑爾在火箭的尾部裝上3只傾斜的穩定螺旋板，當火箭發(fā)射時(shí)由于空氣動(dòng)力的作用使火箭自身旋轉從而達到穩定。到第二次世界大戰為止，火藥火箭的發(fā)展已臻于完善。它的基本結構是由裝有火藥的火箭筒，中間裝有發(fā)射藥作為推進(jìn)劑，頭部裝有高爆炸藥和引信，尾部為噴口，另外采用尾部穩定翼起穩定作用，在發(fā)射裝置上采用發(fā)射架或發(fā)射筒。比較著(zhù)名的就是蘇聯(lián)的火箭炮——卡秋莎。
火藥火箭：其工作原理和固體燃料火箭是一樣的，以火藥燃燒產(chǎn)生的推力。早在唐代初年(約在7世紀)火藥就出現了，南宋時(shí)代火藥用來(lái)制造煙火。大約在13世紀制成火箭。我國古代制造的火箭和起花所用的是黑色火藥。
火藥火箭是第一種實(shí)用的反作用推進(jìn)裝置，雖然有許多局限證明它不是理想的太空運載工具，但它的基本原理卻完全適用于航天運載工具的需要，這樣運用火箭作為宇宙航行基本運載工具的想法在先驅者腦中逐步醞釀。后來(lái)液體燃料火箭出現，進(jìn)一步為航天推進(jìn)器的實(shí)現提供了可靠的技術(shù)保證，也讓航天先驅者看到了使用火箭來(lái)完成航天運載的曙光。經(jīng)過(guò)不斷的研究和早期試驗，火箭作為太空飛行的推進(jìn)裝置逐漸得到證實(shí)，最終為人類(lèi)通向太空架起了橋梁。 |
