为什么火箭可以竖直发射而不会歪掉？

　　看似简单的垂直发射问题在现在的航天工程也是一大重要环节，如果火箭的发动机只提供动力能源，那么火箭是100%会翻车的，因为火箭肯定会遇到水平方向的气流，只需要一个轻微的风力就会使火箭在竖直方向产生倾角，发动机的推力就会在水平方向产生分力，火箭就会立刻倾倒爆炸，在航空史上也是曾有这样的事发生。
　　火箭能够垂直发射主要有两方面原因，第一是陀螺仪，陀螺在高速转动的时候由于其自身对称自旋稳定的特点，被用来装置在火箭顶部调控火箭升空阶段的姿态问题，通常连接传感器的陀螺仪会安置在姿态控制仓，在陀螺仪底部是一个水平的基座，火箭升空阶段如果歪了，那么基座和陀螺仪之间会产生一个倾斜角度，传感器会将各种倾斜的角度转化成不同相位的电位差，然后通过电脑来改变火箭在不同方向的推力来实现垂直发射，陀螺仪在这里相当于是感知火箭是否垂直的一个工具，而真正能够调控的装置是矢量发动机。
　　矢量代表着有大小和方向，矢量发动机和传统发动机主要的区别就在于，发动机底部的几个喷口可以旋转调节方向，并且几个喷口的推力可以单独调节，在不同方向上产生不同的推力。如果火箭升空出现了倾斜，那么姿态控制系统中的陀螺仪就会立刻发出指令给矢量发动机，如果火箭轻微向左倾斜，矢量发动机的喷口就会在左边产生更大的推力，持续将火箭扶直，这种敏感的调控几乎是在瞬间完成的，在火箭的整个升空阶段不断调整，所以真实的火箭升空并不是垂直向上的，而是在水平方向有漂移。当然，火箭姿态控制系统中除了陀螺仪还有卫星定位系统，加速度计等装置协同控制，实际情况更复杂。
　　首先回答题主对于图片的问题，这张图片是2013年9月6日，美国弗吉尼亚，NASA的米诺陶五号火箭发射升空，携带LADEE探测器踏上月球之旅。火箭发射升空时，一个远程相机拍摄到的图片显示，一只青蛙被火箭发射升空时产生的气流吹上了天。图片中的黑影只是一直青蛙…所以不要惊慌。下图为国外的报道原文。我们再来说一说为什么火箭不会歪？
　　火箭的平衡主要看发动机！火箭的发动机动平衡系统很复杂，想要保持主要有以下三种方法：
　　1、在设计的时候保持火箭本身的对称平衡。这要求火箭设备在设计的时候就要成对的分布在对称线左右，要高度对称，一旦左右出现质量上微笑的差距，在升空过程中会被放大，最终使得火箭无法控制，造成无法挽回的损失。
　　2、电动稳定系统。事实上我们知道第一种方法所说的完全对称是很难做到的，如果没有可靠的稳定系统，安全发射火箭根本就是小概率事件，大概率情况下火箭会遭遇灾难。电动稳定系统作为比较成熟的方案是现在普遍使用的，缺点在于对于火箭而言，作用效果太小太慢，有人的情况下还好，无人飞船有各种复杂因素，很难准确控制。
　　3、气动稳定系统。目前主要的稳定方式，耗费一定的气体，可以对火箭的姿态进行调整，但缺点是需要耗费一定的燃料，这无疑增加了火箭的自重。
　　在火箭研究领域发动机的动平衡人们一直就在研究，我国自主研发的EPKM（＂长征二号Ｅ远地点发动机＂的英文简称）作为轨道转移发动机成功地用于＂亚星二号＂和＂回声一号＂卫星的发射。该发动机采用固定喷管 ,在其工作时同上面级卫星系统采用自旋稳定方式  ,这样EPKM的动平衡特性就显得格外重要。
　　总之科学家们花费了好多心血在火箭发动机的动平衡上，要考虑质心横移、动不平衡角等众多参数。并不是我们单纯的看到的＂安装个尾翼＂那么简单……
　　＂不会歪掉＂的专业术语是垂直发射。——宙姐
　　要使火箭垂直发射而不会歪掉，科学家们做了很多工作。
　　1、 一些火箭为保持垂直发射，应用了圆柱体自旋稳定的特性。点火离开发射架之后，火箭自身将绕着轴线旋转，姿态保持垂直。这种做法，一般用于小型火箭，如探空火箭等。这也是为什么火箭采用对称圆柱体形状。我们在观看一些火箭发射视频时，会发现一些火箭在绕着轴线高速旋转，然后姿态才慢慢稳定，不再旋转。
　　2、 现在的大型火箭，都是利用了矢量发动机的原理。将后推力发动机布置在重力方向上，利用推力来平衡重力，这样就保持了火箭垂直发射。当然在发射过程中，或者是在飞行过程中，火箭将受到外界的扰动，这样火箭将偏离垂直方向。为了防止这种事情发生，火箭上还安装了陀螺仪等姿态敏感器，以及相应的控制系统，当姿态敏感器感知到火箭的姿态与设计姿态不吻合时，通过一定的算法，改变火箭上推力的方向和大小，从而实现对火箭姿态的调整。
　　3、 为了保证垂直发射的顺利进行，现代大型火箭多采用垂直组装、垂直运输、垂直加注燃料的方式，以确保火箭上的各种设备在安装时就适应发射状态，减少不确定性，增加火箭发射的可靠性。
　　4、 火箭垂直发射后将飞行一段时间。然后根据入轨的需要，对火箭姿态进行重新修正，使火箭偏离垂直状态，进入预定轨道。也就是，根据任务的需要，后面还是会＂歪＂哦。
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　　运载火箭发射时与地面呈垂直状态，点火后，发动机开始工作，利用推力使火箭垂直爬升，到一定高度后，进行程序转变。火箭的姿态，通过铊螺仪得到相关参数，再通过自动控制系统，调整喷管的方向和推力，来实现火箭的姿控，使之不会侧偏，横滚，始终沿着正常的轨迹运行。
　　地面上的人可以调整发动机的角度
　　火箭发射升空之后，由于受到空气阻力、气流干扰、地球的重力等因素的影响，飞行轨道会在空中发生歪掉情况，偏离预订轨道较远，精度不够。为了保持发射后，在空中飞行轨道不会歪掉，科学家在火箭的尾部加装了尾翼，来控制方向，虽然尾翼简单、经济、实用，但是由于尾翼的风阻较大，影响飞行速度和距离。后来科学家发明了陀螺仪，把陀螺仪安装在火箭的头部，高速旋转，来感知火箭的飞行的轨道，是否发生偏离，如果感知到火箭飞行偏离预订的轨道，就向地面控制中心发回感知的数据，地面控制中心根据发回的具体数据，向火箭发送调整飞行角度的指令，靠火箭尾部的矢量推进器，调整到预订的飞行轨道上来。就这样周而复始地不断修正飞行数据，最终到达预订地点。
　　这个跟火箭的内部构造和尾部可以调整火焰姿态有关。
　　你肯定玩过一个东西，那就是我们这边说法叫＂冲天炮＂的一个烟花爆竹。
　　当你点燃尾部的导火线的时候，冲天炮就会嗖地一下向上飞行，有时候会飞歪，所以你说的问题的确存在。
　　那么如何解决这个问题呢？
　　首先我们要明白为什么会造成发射过程中，火箭会歪掉的原因：即，火箭头部太重，尾部太轻，这样加速即便是在后面，但头部过重的问题，会导致火箭方向极其不好调整；
　　解决方案：将火箭的重心往后移动，甚至最好是在偏尾部的位置，这样，整个火箭就是头轻脚重，如果尾部加速，那么即便头部歪了，也很容易通过尾部调整喷火姿态将火箭的动作修整回来。
　　如果在此基础上我们给火箭安装一些传感仪器，那么我们就可以时时监控到火箭的方向是否有所偏离，如果有所偏离，我们就可以通过内部程序或者远程控制来调整尾部喷火姿态，最终达到火箭正常向上升而不歪曲的目的。
　　最后，左边那个东西，应该是拍摄角度造成的，肯定可以说明的是一定不是一个人，否则就上新闻了，看样子有点像青蛙。
　　以上回复，希望能解答你的疑惑。
　　应该有个自动控制系统。核心组件有陀螺仪，矢量推进器。很多手机现在也有陀螺仪，只不过精度和火箭的比精度差了几个数量级。陀螺仪负责探测飞行角度，误差信号被用来控制矢量推进器。这个过程简单说来如果偏向左边，那左边的推进器稍微多使点劲儿，右边的少使点劲儿，偏就纠过来了。要知道这个过程一直在实时进行。如果较真地说，实际过程中，垂直向上运动其实是一个围绕垂直这个方向的左右轻微摆动。好的系统这个摆动非常小，一般人察觉不到。反之，如果这个系统设计没到位，反而更容易失控，一头扎下来。对于自动化控制专业的人来说，这是个基本功，但也是非常不容易精通，毕竟实际的系统远比简化的模型复杂的多