火(huo)箭(jian)是(shi)指(zhi)用(yong)火(huo)箭(jian)發(fa)動(dong)機(ji)向(xiang)後(hou)噴(pen)射(she)高(gao)溫(wen)高(gao)壓(ya)燃(ran)氣(qi)產(chan)生(sheng)反(fan)作(zuo)用(yong)力(li)
，以(yi)獲(huo)得(de)前(qian)進(jin)動(dong)力(li)，向(xiang)前(qian)運(yun)動(dong)的(de)飛(fei)行(xing)器(qi)。運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)是(shi)其(qi)中(zhong)的(de)一(yi)種(zhong)，還(hai)有(you)軍(jun)用(yong)火(huo)箭(jian)和(he)導(dao)彈(dan)，以(yi)及(ji)氣(qi)象(xiang)火(huo)箭(jian)
、地球物理火箭和生物火箭等民用火箭和煙火等。

　　所謂火箭發動機是指自帶推進劑（燃料和氧化劑）
，其qi工gong作zuo不bu依yi賴lai外wai界jie空kong氣qi的de噴pen氣qi發fa動dong機ji。其qi他ta噴pen氣qi發fa動dong機ji，如ru飛fei機ji上shang使shi用yong的de空kong氣qi噴pen氣qi發fa動dong機ji，隻zhi攜xie帶dai燃ran料liao，燃ran料liao燃ran燒shao所suo需xu的de氧yang要yao從cong大da氣qi中zhong獲huo取qu
，因yin而er隻zhi能neng在zai大da氣qi層ceng中zhong工gong作zuo。由you於yu火huo箭jian既ji攜xie帶dai了le燃ran料liao
，又you攜xie帶dai了le氧yang化hua劑ji，所suo以yi火huo箭jian發fa動dong機ji在zai真zhen空kong的de太tai空kong中zhong也ye能neng工gong作zuo，並bing成cheng為wei使shi火huo箭jian能neng夠gou航hang天tian飛fei行xing的de動dong力li。

　　那na麼me

，火huo箭jian飛fei行xing如ru何he能neng產chan生sheng戰zhan勝sheng地di球qiu引yin力li的de宇yu宙zhou速su度du呢ne？理li論lun研yan究jiu和he迄qi今jin的de實shi踐jian都dou證zheng明ming
，火huo箭jian飛fei行xing速su度du取qu決jue於yu火huo箭jian發fa動dong機ji的de噴pen氣qi速su度du和he火huo箭jian的de質zhi量liang比bi。發fa動dong機ji的de噴pen氣qi速su度du越yue高gao，火huo箭jian飛fei行xing的de速su度du越yue高gao；火箭的質量比越大，火箭飛行的速度也就越高。

　　火箭的質量比是火箭起飛時的質量（包括推進劑在內的質量）與發動機關機（熄火）時刻的火箭質量（火箭的結構質量

，即淨重）之比。因此，質量比大，就意味著火箭的結構質量小

，所攜帶的推進劑多。

　　火箭發動機的噴氣速度
，取決於推進劑的性能和發動機的設計水平。推進劑的能量越高，可獲得的噴氣速度越高；設計水平越高
，所獲得的能量效率越高。

　　能量效率是指推進劑燃燒的熱化學能轉變為高速排氣的動能的效率。它包括推進劑的燃燒效率、發動機噴管效率和發動機的循環效率。能量效率越高，排氣速度越高。

　　在齊奧爾科夫斯基提出火箭公式的1903年，自然無從談及火箭發動機的設計水平
，就是公認的理想燃料液氫在當時也製造不出來。計算表明，用液氧、煤油等作推進劑的單級火箭是無法達到宇宙速度的。即使用液氫氧作推進劑，噴氣速度也隻能達到4.2千米/秒，其單級火箭還是無法達到約8千米/秒的第一宇宙速度。因為考慮到空氣阻力，從地麵起飛的火箭，實際上應達到9.5千米/秒以上的速度。這樣一來，火箭的質量比應達到11以上才行
，也就是說
，推進劑應占火箭總質量的91%以(yi)上(shang)。但(dan)是(shi)，科(ke)學(xue)的(de)思(si)想(xiang)不(bu)應(ying)鑽(zuan)牛(niu)角(jiao)尖(jian)，退(tui)一(yi)步(bu)或(huo)拐(guai)個(ge)彎(wan)就(jiu)海(hai)闊(kuo)天(tian)空(kong)。齊(qi)奧(ao)爾(er)科(ke)夫(fu)斯(si)基(ji)正(zheng)是(shi)這(zhe)樣(yang)，他(ta)設(she)想(xiang)用(yong)多(duo)級(ji)火(huo)箭(jian)接(jie)力(li)的(de)辦(ban)法(fa)來(lai)達(da)到(dao)宇(yu)宙(zhou)速(su)度(du)，就(jiu)是(shi)在(zai)火(huo)箭(jian)垂(chui)直(zhi)發(fa)射(she)時(shi)
，讓(rang)最(zui)下(xia)麵(mian)一(yi)級(ji)先(xian)工(gong)作(zuo)，完(wan)成(cheng)任(ren)務(wu)後(hou)脫(tuo)離(li)，接(jie)著(zhe)啟(qi)動(dong)上(shang)麵(mian)一(yi)級(ji)

，進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)速(su)度(du)，這(zhe)樣(yang)輕(qing)裝(zhuang)前(qian)進(jin)，逐(zhu)級(ji)提(ti)高(gao)，就(jiu)能(neng)達(da)到(dao)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)宇(yu)宙(zhou)速(su)度(du)。

　　采用多級火箭發射航天器，現在看來似乎是很平常的事
，但在一百年前，卻是了不起的思想突破，是航天史上的裏程碑。

　　當dang然ran，火huo箭jian的de級ji數shu不bu可ke能neng無wu限xian製zhi地di增zeng加jia，因yin為wei對dui下xia麵mian一yi級ji火huo箭jian來lai說shuo

，前qian麵mian的de各ge級ji火huo箭jian都dou是shi它ta的de有you效xiao載zai荷he。理li論lun計ji算suan和he實shi踐jian經jing驗yan表biao明ming
，每mei增zeng加jia1份有效載荷，火箭需要增加10份fen以yi上shang的de質zhi量liang來lai承cheng受shou，隨sui著zhe火huo箭jian級ji數shu的de增zeng加jia，最zui下xia麵mian的de一yi級ji和he隨sui後hou的de幾ji級ji將jiang變bian得de越yue來lai越yue龐pang大da
，以yi致zhi於yu無wu法fa起qi飛fei。所suo以yi，多duo級ji火huo箭jian一yi般ban不bu超chao過guo4級。

　　那麼，現在為什麼又在談論甚至實施單級入軌技術呢？

　　因為現在的科學技術水平已比百年前大大提高了，我們不僅有了理想的液體火箭推進劑液氫/液ye氧yang，而er且qie火huo箭jian的de設she計ji和he製zhi造zao技ji術shu已yi非fei常chang成cheng熟shu。例li如ru

，發fa動dong機ji燃ran燒shao室shi的de設she計ji已yi可ke使shi推tui進jin劑ji最zui大da限xian度du地di減jian少shao不bu完wan全quan燃ran燒shao的de損sun失shi和he燃ran氣qi的de離li解jie損sun失shi，極ji大da地di提ti高gao了le燃ran燒shao效xiao率lv；發動機噴管設計，可使燃氣在收縮和膨脹過程中
，最大限度地減少摩擦損失
、總壓損失、化學不平衡損失、激波損失
、散熱損失和兩相流動損失
，極大地提高了噴管效率；發動機推進劑供應係統的設計，已經使它給發動機帶來的損失減少到最低程度，從而最大地提高了循環效率。

　　同時，火箭的形態也有了發展變化。如航天飛機和空天飛機就是一種變形的運載火箭。還有垂直起降的“三角快帆”和he羅luo頓dun號hao等deng飛fei行xing器qi
，也ye是shi形xing態tai發fa展zhan了le的de火huo箭jian。目mu前qian的de航hang天tian飛fei機ji還hai不bu是shi單dan級ji入ru軌gui的de，但dan已yi有you設she想xiang和he籌chou劃hua中zhong的de單dan級ji入ru軌gui空kong天tian飛fei機ji。它ta從cong地di麵mian水shui平ping起qi飛fei
，除chu有you火huo箭jian發fa動dong機ji的de推tui力li外wai

，還hai可ke像xiang飛fei機ji一yi樣yang憑ping借jie巨ju大da的de翅chi膀pang產chan生sheng空kong氣qi動dong力li上shang升sheng。

　　垂直起降、單級入軌的“三角快帆”和(he)羅(luo)頓(dun)號(hao)飛(fei)行(xing)器(qi)
，其(qi)形(xing)態(tai)變(bian)成(cheng)了(le)矮(ai)粗(cu)的(de)錐(zhui)體(ti)。它(ta)們(men)除(chu)了(le)借(jie)助(zhu)於(yu)高(gao)性(xing)能(neng)的(de)推(tui)進(jin)劑(ji)和(he)高(gao)水(shui)平(ping)的(de)設(she)計(ji)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)外(wai)，還(hai)得(de)益(yi)於(yu)高(gao)強(qiang)度(du)和(he)質(zhi)量(liang)輕(qing)的(de)新(xin)型(xing)材(cai)料(liao)，這(zhe)可(ke)以(yi)在(zai)滿(man)足(zu)結(jie)構(gou)強(qiang)度(du)需(xu)要(yao)的(de)前(qian)提(ti)下(xia)減(jian)輕(qing)火(huo)箭(jian)的(de)結(jie)構(gou)質(zhi)量(liang)。同(tong)時(shi)
，由(you)於(yu)它(ta)們(men)采(cai)用(yong)了(le)垂(chui)直(zhi)起(qi)降(jiang)方(fang)式(shi)
，所(suo)以(yi)能(neng)省(sheng)去(qu)航(hang)天(tian)飛(fei)機(ji)和(he)空(kong)天(tian)飛(fei)機(ji)的(de)巨(ju)大(da)翅(chi)膀(pang)，這(zhe)就(jiu)大(da)大(da)地(di)減(jian)輕(qing)了(le)自(zi)身(shen)的(de)結(jie)構(gou)質(zhi)量(liang)。這(zhe)些(xie)結(jie)構(gou)質(zhi)量(liang)的(de)減(jian)少(shao)，大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)它(ta)們(men)的(de)質(zhi)量(liang)比(bi)
，從(cong)而(er)使(shi)它(ta)們(men)可(ke)以(yi)單(dan)級(ji)入(ru)軌(gui)。（國家航天局網）

本文編輯：李遷