首頁>科學>

#我眼中的中國科學家#

導語

火箭可以上天,二踢腳、穿天猴都能上天,那麼它們之間有什麼聯絡呢?接下來我們來聊聊關於從爆竹到火箭的跨越發展。

爆竹的能量來自哪裡?

火箭發射需要燃料助推,那爆竹呢?它的能量來源於中國的四大發明之一——火藥。火藥是隋唐時期的煉丹家們為了練出長生不老藥,歷經千辛萬苦,經過不斷的化學試驗,發現硝石、硫黃和木炭合在一起能引起燃燒和爆炸,於是就發明了火藥。所謂:“一硫二硝三木炭”就是這麼來的。反應方程式為:S+2KNO3+3C=K2S+3CO2↑+N2↑。從方程式看,反應後產生大量氣體。並伴隨著能量的釋放。這種劇烈的爆炸現象後來用於軍事上的火攻。

但是這些應用僅僅利用了爆炸的燃燒屬性。火球的發射都是靠人力完成。對於釋放出的能量還是應用不足。

利用爆炸釋放出的內能來做功

很快,這些火藥燃燒釋放出的能量就被人們利用了。在我國北宋時期,作為軍官的唐福發明了世界上第一支反作用力火箭。它的原理是,透過把硬紙糊成筒,往紙筒裡填滿火藥壓實,再把紙筒綁在箭桿上,當火藥被點燃時,能量瞬間釋放出來。產生向後噴火的作用力,由於力的作用是相互的。噴出的火藥會給箭一個巨大推力。然後就被送上天空了。

二級助推火箭的鼻祖——火龍出水

明朝中期,中國人發明了一種新式火箭,叫“火龍出水”,它是我國古代水陸兩用的火箭,也是二級火箭的始祖。它是什麼原理呢?

龍體內裝有火箭,火箭的引線全部連線在一起,從龍頭下的孔引出去。龍身安裝有四個火藥筒。發射時,先點燃龍身下部火藥筒,產生推力,使“火龍”射向天空,這是第一級火箭,它能推動火龍飛行二、三里遠;當火藥燃盡時,將點燃龍體內的火箭,使“火龍”再次加速,同時火箭從龍體內飛出射向敵人。透過多枚火箭聯用和“兩級”火箭推力,這是第二級火箭,火箭威力大增,它不僅可以在水面上飛行數里,而且,擊中目標後,會使人船俱焚。瞬間感覺古人好厲害!下面還有更厲害的。

返回式火箭的先河——飛空沙筒

明朝還有另一個頂級發明:飛控沙筒。“飛空砂筒”是最早的往返式二級火箭。簡單來講,就是它可以飛出去再飛回來的一種火箭。那麼它是怎麼運作的呢?結構也比較簡單,用薄竹作火箭主體,然後在箭身的前段綁兩個火藥筒,一個筒口朝前,我們叫它A筒,一個筒口朝後,我們叫它B筒。B筒上綁一個爆竹。當B筒內的火藥點燃後火箭發射出去,火藥燒完後引燃上面的爆竹,爆竹炸裂噴射火焰和細沙,敵人救火時,細沙落人眼內,很難醫治,喪失戰鬥能力。爆竹爆炸後透過藥線引燃A筒的火藥,向前噴火,飛空砂筒就又飛回來。有沒有畫面感?這個火箭回收很到位啦!這裡把反作用力用到了極致。

飛空擊賊震天雷炮,二踢腳的爺爺

在古代,金兵用震天雷炮打了很多勝仗。它是用竹篾編成,兩旁安有翅膀的球狀武器。球內裝有火藥,球中間夾一個內裝發射藥的紙筒。筒內有引信與球內火藥相連。這樣一來,當我們點著紙筒火藥時,就會將球送上天空。當紙筒火藥燃燒完以後就把球內火藥點燃爆炸。後來我們過年的二踢腳不就是這麼製作的嗎?

二踢腳紙筒內分兩層安放火藥,下層火藥的作用是將爆竹送上天空,上層火藥凌空爆響。下層火藥底端的“後門”堵得不嚴,是用紙堵住的,所以下層火藥爆炸產生的氣流“乒”的一聲衝開“後門”,向下噴射。向下噴的氣流產生出向上的推力,將爆竹推向空中。上層火藥是用泥沙密封的,導火線恰好又引燃了上端密閉的火藥,又二次快速的燃燒——爆炸,二踢腳在半空中“啪”的一聲開花了。焰火也是靠火藥急速燃燒——爆炸產生的推力上天的。所以大家過年放二踢腳時可別放反了!泥封的一端一定得朝上放。

總結

上面是一些我們古代透過火藥、爆竹發明出的一些東西,或多或少會有一些現代火箭的意思。最核心的一點是它都是靠牛頓第三定律,也就是作用力與反作用力的運用來做到的。我們生活中知道,蛙泳要向後蹬水,上樓得向下蹬腳就是這個理。古人的智慧永遠不過時,每個時代都有智慧的結晶,我們延續這前人的智慧,走著向前的路。

17
最新評論
  • mRNA疫苗可誘導對SARS-CoV-2及其多種擔憂的變體的持久免疫記憶
  • 最小和最大作用量原理