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1、2022年高中物理知识在航空航天方面领域中应用 中学物理学问在航空航天方面领域中的应用 近年来，我国在航空航天领域取得了举世瞩目的成就，神舟系列载人飞船的放射胜利，意味着我国向着宇宙空间探究又迈进了一大步。作为一名中学生，在感叹祖国取得的宏大成果的同时，还应当意识到学习科学技术的重要意义，尤其是与航空航天相关的各种学科学问，其中就包括中学物理学问，如万有引力定律、惯性定律等，这些物理学问的应用，成为推动我国航空航天事业发展的基础。 1 宇宙飞船放射位置的选择 通过对美国、俄罗斯、中国等国家卫星放射场地的分析来看，放射中心尽可能选址在低纬度地区，这一现象的存在可以运用中学物理学问进行解答，其关键
2、在于目前大多数轨道卫星均属于小轨道倾角卫星，在高纬度地区放射卫星时，须要耗费大量的能量进行横向机动，这对于载重限制较高的运载火箭来说较难实现，为避开这一问题的出现，尽可能选择在低纬度放射卫星。我国目前的四大卫星放射中心均处在不同的纬度范围，这为我国放射不同轨道卫星供应了多种选择，尤其是文昌放射中心，它的建立为我国高轨道小倾角卫星的放射创建了更为牢靠的条件。 除以上内容以外，在低纬度地区放射宇宙飞船，能够利用地球自转产生的线速度为宇宙飞船加速，从而削减宇宙飞船在达到逃逸速度之前所消耗的燃料量，进而提高飞船的实际运载实力，尤其是地球同步卫星的放射，最佳放射纬度则为赤道。 2 航天器的变轨、变姿运动
3、 运载火箭将航天器送入太空之后，为削减燃料的消耗，运载火箭会和航天器分别，在分别之后，航天器依靠自身燃料与发动机进行变轨、变姿运动。如航天器由低轨道进入高轨道、航天器对接时的横滚变姿。 2.1 航天器由低轨道进入高轨道的物理原理 依据物理学定义，航天器由低轨道进入高轨道的过程中其势能增加，在能量守恒定律的要求下，则须要通过外力为航天器供应能量，这就须要启动发动机增加其速度，使其能够打破在低轨道上的受力平衡，并进入到更高轨道。然而，在到达预定轨道之后，由万有引力公式（1）可知，此时航天器所受的万有引力会减小，因此，为保证受力平衡，其运动所产生的离心力应当与当前轨道的万有引力保持一样。 （1） 在
4、这种状况下，依据F引=F离的关系可以进行以下计算： （2） 化简后可知，其中，G为引力常量，M为地球质量，r为航天器与地心的距离。随着r的增大，航天器所须要的线速度也将减小，所以，当航天器通过加速由低轨道进入高轨道之后，则须要启动反向发动机进行减速，使航天器再次处于受力平衡状态。 2.2 航天器的姿态调整 在观看神舟飞船与“天宫一号”对接实况直播视频的过程中，我们发觉在操作员面前的显示器上有着两个十字交叉线，该十字交叉线就是用来视察神舟飞船与“天宫一号”在对接过程中相互之间姿态的标准线。操作员首先将两个十字交叉线的中心对准；其次，通过启动神舟飞船上发动机的方式使神舟飞船进行滚动，进而实现两个十
5、字交叉线的重合，详细如图1所示。 由于姿态是否匹配干脆影响到神舟飞船与“天宫一号”的对接能否胜利，因此，操作员须要对航天器的滚动姿态进行调整。为节约燃料，则多选择开动连线经过航天器中心的两个发动机A、B，且两个发动机推力的矢量方向相反，此处将整航天器看作一个质点，依据力的矢量合成可知FA产生的角加速度为A=，B=，A与B的方向相同，因此，航天器起先形成逆时针旋转的线速度，进而十字交叉线起先向预定状态靠近。 在神舟飞船滚动肯定角度之后，反向开启航天器的A、B发动机，即形成与当前旋转线速度相反的线加速度A与B，进而使航天器的线速度渐渐降低至零，在两个十字交叉线相互重叠之后进入零线速度状态，操作员才
6、将神舟飞船与“天宫一号”进行对接。 3 宇航服中的物理知識 众所周知，太空为真空环境，人类在没有爱护的状况下是无法在太空中生存的，因此，为保障宇航员的生命平安，探讨人员设计出了具有多种功能的宇航服，其中就用到了大量的物理学学问。 首先，宇航服的第一层为特别材质的多功能层，由于宇航员外部工作环境较为恶劣，为保证其平安，该层须具备防辐射、防磨、防刺等多种功能。其中，宇宙环境中的各种辐射对宇航员的身体健康状况有着肯定的影响，探讨人员利用镀铝材料作为第一层的主要材料，从而抵抗住了大量宇宙射线。 其次，宇航服的其次层为气密层，在没有防护的状况下，人处于宇宙真空环境时会导致身体内的气体快速膨胀、血液“沸腾
7、”，在短时间内人类将会“爆炸”。为此，探讨人员利用加压气密的方法实现宇航服内部气压的稳定，在其次层的约束力下保证宇航服不会因气压差的存在而产生形变。 再次，宇航服的第三层结构设计为隔热层，以月亮为例，正对太阳一侧与背对月亮一侧的温差可达上百摄氏度，环形山的不同位置受光照的影响也存在巨大的温差，为解决该问题，探讨人员利用冷却循环系统保证其内部温度的稳定，利用水的大比热容来避开温度的快速改变，从而保证了宇航员能够在相宜的环境温度下工作。 最终，宇航服所配备的头盔多为双层设计，除能够承受大气压强的作用外，还可以过滤掉大量的有害射线。并且，在宇宙环境中太阳光直射人眼将导致瞳孔的快速收缩，影响宇航员视力
8、，因此，除面窗以外，宇航服还在头盔上增加了遮光窗，该遮光窗运用的材料具有多适串的光谱性质，能够利用其宽而多的汲取带、汲取系数将强光进行阻隔，从而在不影响宇航员正常视线的状况下，避开宇航员在航天器外工作时对眼睛造成损害。 4 结语 在航空航天领域，中学物理学问可以用来解答其中一些较为常见的现象，随着对此探讨的深化进行，其中所涉及到的物理学问将更加广泛，进而能够激起我们中学生对物理学习的爱好。不仅如此，通过了解航空航天中物理学问的应用，还有助于中学生实践实力的培育，在促进物理学问体系不断完善的基础上，实现个人的全面发展。 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页