火箭的分类
火箭是一个庞大的家族。火箭的分类方法很多，但火箭的组成部分与工作原理是基本相同的。
按级数不同，可分为：单级火箭、二级火箭、三级火箭和多级火箭。
按射程不同，可分为：近程火箭、中程火箭、远程火箭和洲际火箭。
按能源不同，可分为：化学火箭、核火箭、电火箭、光子火箭等。
按用途不同，可分为：运载火箭、布雷火箭、气象火箭、防雹火箭等。
按发射方式不同，可分为：陆射火箭、海射火箭和空射火箭。
按有无控制，可分为：有控火箭和无控火箭。有控火箭就是人工可以控制、遥控的火箭。
按结构形式不同，可分为：串联火箭、并联火箭和串并联火箭。
按推进剂不同，化学火箭分为：液
体（推进剂）火箭、固体（推进剂）火箭和固液混合推进剂火箭（即一部分用固体燃料，另外一部分用液体氧化剂做推进剂的火箭）。现今运载火箭大多包含了液体火箭和固体火箭。一枚火箭可能第一级是固体燃料，而第二级是液体燃料。
火箭的原理
人们能够在地球上自由行走、活动是因为有地球引力。如果引力过大，人将步履维艰；如果引力过小，人将飘起来。火箭要发射升空，必须克服地球引力。
根据牛顿万有引力的理论，火箭越重，火箭的动力就要越大，燃料就需要越多。然而，火箭的燃料多了，体积也就越大。如果火箭的体积大了，空气阻力也会随之增大。为了减小空气阻力，火箭会被制造成细细长长的样子，头部尖尖的。
火箭推进原理依据牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力，总是同时在同一直线上，大小相等，方向相反。火箭是利用火箭发动机喷射火焰产生反作用力向前推进的飞行器。它自身携带推进剂，不依赖外界产生推力，可以在大气层内，也可以在大气层以外飞行。
火箭发动机点火以后，推进剂在发动机的燃烧室里燃烧，产生大量高压燃气；高压燃气从发动机喷管高速喷出，所产生的对火箭的反作用力，使得火箭沿燃气喷射的反方向前进。
火箭的燃料被称为推进剂。推进剂在发动机内燃烧、爆炸，产生高速喷气流，转化成的推力使火箭向前飞去。
推进剂分为固体推进剂和液体推进剂。固体推进剂，从底层向顶层或从内层向外层快速燃烧，产生推力推进火箭前进。液体推进剂，用高压气体对燃烧剂与氧化剂储箱增压，然后用涡轮泵将燃烧剂与氧化剂输进燃烧室，产生推力推进火箭前进。
运载火箭
运载火箭是指携带有效载荷从地球表面发射到外层空间的火箭，又称为航天运载火箭。运载火箭一般都是在战略导弹技术的基础上发展而来的，具有攻击、毁灭的特点，是先进、威猛和强大的象征。
运载火箭是一种利用火箭原理运送物体的运输工具。运载火箭飞天必须克服地球引力和空气阻力两大障碍。运载火箭按功能可分为：航天运载火箭、武器运载火箭、探空运载火箭和普通运载火箭。
这里只介绍航天运载火箭。航天运载火箭是航天运输工具。航天运载火箭的用途是把卫星、宇宙飞船、空间探测器、空间站、航天飞机等有效载荷送入太空轨道。航天运载火箭的最近目标是距太空250千米的近地轨道或近地转移轨道；较远目标是将探月飞船、月球探测器射向地月轨道；最远目标是将空间探测器发送到星际航行轨道，送出太阳系。
太空的起点在哪里？距离地球100千米的高空，那里空气非常稀薄，地球大气密度很低，地球引力极小。科学家以距离地球100千米的高空为界线，由美国科学家冯·卡门的名字命名，称为卡门线。卡门线以内的地球大气层，称为天空；卡门线以外的空间，称为太空。
运载火箭怎样飞向太空，进入轨道呢？在目前技术条件下，即使用高效的液氢液氧作推进剂，火箭前进的最大速度是4.5千米/秒。要把卫星送上几百或几万千米的高空，并具有冲破地球引力的速度，用单级火箭是很难达到的。单级火箭无法使卫星达到环绕速度，不能做航天器的运载火箭。
根据齐奥尔科夫斯基的多级火箭理论，多级火箭能够胜任这一任务。多级火箭接力飞行，速度可达到7.9千米/秒，即第一宇宙速度。发射卫星只要用二级或三级火箭就足够，还可用一枚多级火箭同时发射多颗卫星。
运载火箭是运载工具。火箭头部安装上弹头就是导弹或洲际导弹；头部安装上卫星就可以发射卫星；身上挂上航天飞机就可以发射航天飞机。为了能在没有大气的空间飞行，运载火箭需要自带燃烧剂和氧化剂作为燃料。
航天运载火箭是专门向太空运送卫星、空间探测器和航天飞机等“礼物”而设计的。一枚火箭有多厉害，要看火箭的运载能力有多大，能送多少“礼物”，还要看能送多远。运载能力越大，运送距离越远，说明这枚火箭的力量越大，发送的“礼物”越多且越远。
世界上著名运载火箭有美国的“大力神”、“宇宙神”、“德尔塔”、“土星”系列运载火箭；苏联/俄罗斯的“东方”、“宇宙”、“联盟”、“第聂伯”、“质子”和“天顶”系列运载火箭；欧洲的“阿丽亚娜”、“织女星”系列运载火箭；日本的N、H系列运载火箭；中国的“长征”系列运载火箭等。
航天运载火箭的目标只有一个：太空。
运载火箭组成
运载火箭的基本组成部分包括：箭体结构、推进系统、控制系统、遥测系统、安全系统、外弹道测量系统、瞄准系统等。
运载火箭的“天性”就是爆发力大。火箭推进系统是火箭飞行的动力源。航天火箭推进系统按火箭推进原理分为两种不同用途的推进系统。
1.大推力发动机。大推力发动机主要用于运载火箭。它发力起飞、升高，加速至所需要的宇宙速度。它产生的反作用加速度一般大于重力加速度。火箭推进系统工作持续的时间短，往往只有几分钟，有的运载火箭采用捆绑助推器加速，也需要大推力发动机，工作时间更短。
2.小推力发动机。小推力发动机又称为空间发动机。多级火箭上面级、级间分离用的发动机，也属于空间发动机之列。小推力发动机分为调姿发动机、游动发动机、反推发动机等，主要安装在卫星、宇宙飞船、航天飞机、空间探测器、空间站、多级火箭等航天器上。它在空间控制轨道变换、轨道校正、姿态稳定和控制、在月球和行星表面的着陆和起飞、重返大气层和降落，以及克服航天器旋转等。小推力发动机产生的反作用加速度一般小于重力加速度。
航天火箭推进系统按使用推进剂不同，分为三种类型：以化学反应为能源的化学火箭发动机，以核反应为能源的核火箭发动机，以辐射能为能源的火箭发动机。
火箭箭体用来安装和连接火箭各个系统，并容纳推进剂。箭体除要求具有良好的流线型，减少空气阻力外，还要求在既定功能不变的前提下，重量越轻越好，体积越小越好。在起飞重量一定时，结构质量较轻，就可获得较大的飞行速度或射程。
有效载荷是指运输工具承载的有效货物。一辆公共汽车的有效载荷，除了公共汽车和汽油以外，乘客、货物和其他物品都是有效载荷。航天的有效载荷分为运载火箭有效载荷和航天器有效载荷。
运载火箭的有效载荷是人造卫星、宇宙飞船、空间探测器或各种仪器等航天器，当然也包括宇航员。运载火箭的有效载荷有大有小，有长有短，
有粗有细，有的还有生命和毒性。运载火箭根据有效载荷的不同形状，使用不同的整流罩。为了符合空气动力学、航天动力学和弹道学等原理，整流罩都呈流线型的圆筒尖顶。
运载火箭结构
运载火箭系统将一些组件分别放置在各级的适当部位。级与级之间靠级间段连接。有效载荷装在仪器舱的里面，外面套有整流罩。
运载火箭一般由2～4级火箭组成。每一级火箭都包括箭体结构、推进系统和飞行控制系统。末级有仪器舱，内装制导与控制系统、遥测系统，有的还有安全、自毁和其他附加系统。
运载火箭的结构分为四大舱段：
1.有效载荷舱段：它位于火箭的头部，可装载人造卫星、宇宙飞船。它的外部是流线型的整流罩，保护航天器和减少空气阻力。当火箭飞出大气层时，自动分离并抛掉。
2.控制仪器舱段： 是火箭的指挥中枢，在火箭的内部。控制仪器舱主要有制导系统、姿态控制系统、电源和配电等系统。它们控制运载火箭，使之保持一定姿态，确保其按正确的轨道飞行。
3.推进剂储箱舱段：在火箭的内部，装载推进剂。它占去运载火箭体积的大部分。为了增大装载能力，储箱造型设计成球形，材料越轻越好，强度越高越好，一般多采用高强度铝合金材料制成。
4.发动机舱段：位于火箭的后部。有的火箭在外部安装尾翼。发射前，运载火箭通过它与发射架相连；发射后在飞行过程中保持外形完整和稳定飞行轨道。
火箭专家往往根据火箭发动机的喷管和布局来判断和评价火箭发动机的动力和威力。
如果火箭发射的有效载荷比较大，可以在一枚火箭外面捆绑几枚小火箭，称为捆绑式火箭。捆绑式火箭是指将多枚火箭并排或围绕芯级火箭捆绑起来发射的火箭。捆绑式火箭可产生更大的推力。由于捆绑式火箭推力大，所以可以用它来运载更重的航天器。苏联早期发射的“东方”号、俄罗斯的“联盟”号和“质子”号、欧洲空间局的“阿丽亚娜”号、日本的H-2B、中国的“长征-2E”号、“长征-2F”号都是捆绑式运载火箭。
捆绑式运载火箭中间的大火箭称为芯级火箭，外围捆绑的火箭称为助推火箭。助推火箭可以是固体或液体火箭，数量也可根据运载能力大小和需要来选择。俄罗斯的“质子”号可以做到1枚芯级火箭，6枚助推火箭；美国的“德尔塔-2”号竟达到9枚助推火箭。
运载火箭是一个多功能的平台。它可以根据任务发射多种航天器。运载火箭只要更换整流罩，就可以装载不同造型的航天器。俄罗斯曾用运载火箭一次装载了多颗小卫星、微卫星和纳米卫星，但发射失败；一次装载了14颗卫星，发射成功。欧洲空间局将世界上最大、最重的货运飞船“凡尔纳”号送上太空。
火箭发动机
火箭发动机根据火箭分类和功能的不同，可分为液体火箭发动机和固体火箭发动机。
液体火箭发动机是指使用液体推进剂的化学火箭发动机，被誉为“火箭的心脏”。液体火箭发动机一般由推力室、推进剂供应系统、发动机控制系统组成。火箭推进剂，分为燃料和氧化剂。燃料，又称为燃烧剂，可以是液态氢、煤油等；氧化剂主要是液态氧，如四氧化二氮。氧化剂和燃烧剂等必须储存在不同的储箱中。若把1千克的有效载荷送入轨道，火箭就得消耗62千克液体推进剂。它的优点是比冲高、推力范围大、能反复起动、能控制推力大小、工作时间较长等；缺点是由于液体火箭发动机使用液体燃料，需要临时加注推进剂。
液体火箭发动机的推力室是火箭发动机的重要部件。它的点火器负责为液体推进剂点燃，产生燃烧，将化学能转变成推进力。推力室由推进剂喷嘴、燃烧室、喷管组件等组成。推进剂通过喷注器喷入燃烧室，经雾化、蒸发、混合和燃烧等过程产生燃烧爆炸，以2500～5000米/秒的速度从喷管中冲出，产生推力。燃烧室内压力可达200个大气压①、温度3000～4000℃。当火箭点火后，大量的火焰从喷管中喷射而出，直冲云霄，发出惊天动地的震动声和声浪声，十分壮观。
固体火箭发动机是使用固体推进剂的化学火箭发动机。固体推进剂有聚氨酯、聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚，以及复合推进剂等。
固体火箭发动机由推进剂药柱、燃烧室、喷管组件和点火装置等组成，由高强度合金钢、钛合金，以及复合材料制造。固体火箭发动机使用固体推进剂，简称为药柱。药柱是由固体推进剂与少量添加剂制成的中空圆柱体，中空部分为燃烧面。药柱外观像柏油，摸起来有点弹性，横截面形状可为圆形、星形、管形或十字形等，直径5～60毫米。当药柱进入燃烧室中燃烧时，燃烧室将达到2500～3500℃的高温，产生极高压力，随后压力转变为巨大的爆发力。
固体火箭发动机的优点是结构简单、点火容易、推进剂密度大、安全系数高、操纵方便可靠等；缺点是工作时间短、重复起动困难。
