我一直认为多级水火箭意义不大,毕竟靠的是水的反冲,一级发射有很大一部分能量用在加速二级(以上)水火箭里面的水上。
我们来算算,究竟多级加速能带来多大价值。
设:两级火箭的装水量相同,箭体质量相同,分别为m1、m2、m1水、m2水,假设水的质量是箭体5倍=5m(箭体为m),水以恒定速度喷出,速度v水=5m/s
一级发射:
设此时火箭主体加速到v1,则有:m水*v水=(m1+m2+m2水)*v1,解得v1=5/7=0.7143
二级发射:设此时火箭一级箭体与二级箭体脱离,同时二级发射,二级箭体加速到v2,对二级箭体,有:
v1(m2+m2水)=m2v2+m2水(v1-v水),解得v2=180/7=25.7143如果单级发射的话:
m1v1‘=m水v水,解得v1’=25
可见二级水火箭将最终速度提高了v1=0.7143m/s
在二级发射之前,水火箭速度非常低,0.7143m/s,此时水火箭姿态容易偏离原定轨道。
由于一级发射速度很低,对于射程影响也非常有限。
不如把时间花在如何提高瓶内气压和降低瓶身阻力上,在此基础上,通过实验得出最佳的发射角度(45°不一定是实际的最佳值),这要比设计组装两级发射机构要来得实干一些。