1903年,「飛行者一號」成功起飛,成為人類首次重于空氣的航空器持續并且受控制的動力飛行,這架飛機的發動機是一台 水冷直列4缸活塞發動機,只能提供 12馬力的動力。一百多年后,即使科技飛速發展,然而, 飛機也無法飛入太空,難道這是因為飛機航發動力不夠嗎?
現在的航空發動機能提供的動力可遠不止9千瓦, 已經取代GE90,成為世界上推力最大的飛機發動機GE9X,它能提供的起飛推力可達 470千牛。
根據1.36馬力=1千牛的換算公式, GE9X的起飛推力為639.2馬力,是「飛行者一號」的發動機的53倍之多。然而,搭載GE9X的波音777X系列,最大飛行高度也只能達到 13140米。
GE9X的動力那麼強勁,也不能讓飛機飛出地球,這又是為什麼?這就不得不說說 航發的運作原理了。
飛機使用的發動機,是一種 需要依賴空氣的發動機,專業名稱為「航空燃氣渦輪機」。
簡單來說,這種發動機的運作原理,是由進氣道的風扇吸進空氣,然后由壓氣機將空氣壓縮成高壓,再供給燃燒室。在這里,高壓的空氣會與燃油混合,燃燒后產生的氣體,在渦輪或渦扇的增壓下,從尾噴口噴出。在這個過程中,發動機就會產生巨大的反推力,為飛機提供速度。
飛機想離開地面飛行,還需要 升力,這需要機翼的配合,而機翼的升力同樣需要流體,也就是空氣的幫助。
也就是說,飛機在空中的速度與升力都需要空氣,而我們都知道高度越高,空氣就越稀薄,飛機的發動機沒了空氣,自然就「熄火」了。
如果飛機一直頭朝上,直挺挺地向上飛,那麼 當它飛到最高飛行高度時,飛機自己就無法維持高度,開始往下落了。
離開地球大氣層后,飛行器就進入了真空環境,所以火箭的發動機 必須是不用依賴空氣的發動機。
大部分火箭發動機 依靠排出高溫、高速的尾氣來獲得推力,原理是利用固體或液體的推進劑,在燃燒室中高壓燃燒產生尾氣,由于 牛頓第三定律而產生航天器需要的推力。
那麼,火箭進入太空后,為什麼還能燃燒,不是說已經沒有空氣了嗎?
的確,真空環境中是沒有氧氣作為助燃劑的, 火箭還能噴火是因為它自己攜帶了氧化劑,自然就不需要從空氣中獲取氧氣了。
既然這樣,是不是只要給飛機也帶上氧化劑,飛機就能飛出地球了?
理論上,這種做法的確有一定的可行性,而且這也很容易讓人聯想到 航天飛機。航天飛機的部件包括: 三個洛克達因RS-25發動機、兩個OMS發動機的軌道飛行器、可回收的固體火箭助推器,以及在使用后會被拋離的外部油箱。
航天飛機和普通客機在設計上有許多不同,只是簡單地給飛機加一個氧化劑,依然無法將飛機送上太空。
後來,航天飛機項目在經歷了兩次災難后,受到了各界的批評,最后在2004年1月時,被宣布了退役計劃。
飛機無法飛出地球,還因為它沒有足夠的推力,讓飛機 無法達到可以第二宇宙速度,也就是飛離地球所需的 最小初始速度。
飛機各部分的設計就是為了保證它能在高空中穩穩當當地飛行,要飛出地球飛往太空這樣的任務,還是交給專門為此設計出來的火箭去做吧。