火箭的原理其實是很簡單的，跟中國古代過年放的炮仗原理一樣的，300年前，牛頓老爺子總結成了牛頓第三定律，外加動量守恒，靠向后扔東西來獲取反推力，火箭的各種技術，就是圍繞怎樣快速朝后噴東西來說的。

大推力航空發(fā)動機吸入空氣和燃料混合，燃料噴得多了，氧氣不夠用，目前世界推力記錄是通用公司地面測試的56.9噸，這對于火箭來說，根本不頂用。

火箭那么大的個頭，絕大部分都是燃料罐,發(fā)動機占的體積并不大。液體火箭燃料主要包括還原劑和氧化劑兩個部分。下圖是液體火箭的一個簡單結構，其中1和2就分別用來存放還原劑（燃料）和對應的氧化劑。

講火箭發(fā)動機，離不開比沖這個專業(yè)詞，好多地方以“秒”來說比沖，比如某款發(fā)動機的比沖是365秒，不是說這個發(fā)動機只能噴365秒，就不工作了，而是說這款火箭發(fā)動機利用一公斤燃料持續(xù)產(chǎn)生一公斤推力的時長為365秒。比沖的國際標準單位是米每秒，可以直接理解為發(fā)動機尾部噴氣速度，這兩個之間可以用秒的數(shù)值乘以10就可以了。比沖365秒的發(fā)動機就是噴氣速度是3650米/秒。

火箭發(fā)動機的燃料組合中比沖最高的是液氫液氧，直接甩其它燃料一條街，液氫液氧的真空比沖高達455s，在標準大氣壓下比沖是390s。

當然缺點也很突出，對存儲條件要求太高。液氫的沸點只有20K（-253.15 攝氏度），而液氧的沸點是90K（-183.15 攝氏度），凝固點是50K（-223.15 攝氏度）。如果液氫和液氧同一個溫度存儲，那么液氧會凝固的。得分開不同的溫度存儲，這就成本很高了，所以這種火箭太貴。

還有就是液氫密度太小了，只有70.85千克/立方米，水的密度可是1000千克/立方米，所以用液氫液氧的火箭都是大胖子。

胖5的名字就是這么來的。

發(fā)射高軌道載荷時，一般都用液氧液氫組合。胖歸胖，勁還是最大的。

液氧煤油是液體火箭用得最多的推進劑，因為便宜，性價比高。液氧煤油發(fā)動機的理論真空比沖接近360s，海平面比沖更是只有300s，比液氫液氧低了不止一個檔次。性能雖說差了點，但是夠用就行，非常適合發(fā)射低軌道衛(wèi)星，發(fā)射高軌道時，推力衰減很快。煤油在低溫時密度超過1100千克/立方米，所以，液氧煤油火箭都比較苗條。

現(xiàn)在的三級火箭頭兩級用液氧煤油，第三級用液氫液氧的。

四氧化二氮+偏二甲肼，傳說中的毒發(fā)，有劇毒（曾經(jīng)一次爆炸報銷了蘇聯(lián)一半的頂級火箭專家），理論真空比沖為343s，海平面比沖為292s，略低于煤油。這兩哥們都是常溫燃料，不用冷凍，不用點火，混合在一起就直接燃燒，結構最簡單，最明顯的特征是發(fā)射時的紅色煙霧。現(xiàn)在基本不用了。

火箭的終極目標是送貨，所以，能送多重的貨是最直觀的數(shù)據(jù)。行內(nèi)通常用起飛重量、近地軌道運載能力（LEO運載能力）、同步軌道運載能力（GTO運載能力）來描述火箭的運載能力。

上圖可以看出，老美仍然是老大，用最小的起飛質(zhì)量，能運送最多的貨物，蘇聯(lián)的家底仍在，歐洲各自為戰(zhàn)，但老版工業(yè)強國的工業(yè)底子都還在，小本子的火箭只比三哥強了點，三哥是萬國貨，哪個陣營的東西都很放心賣給它，勉強還是能湊出個火箭。我們只能算中等。

里面最吃虧的是俄羅斯，近軌運載能力還可以，遠軌就差了很多，因為它的地理位置太靠北了，同步衛(wèi)星轉(zhuǎn)到赤道上要浪費很多燃料，所以大家的火箭發(fā)射場都是拼了命了往赤道靠攏。

長征五號總推力超過了1000噸，看著很猛，其實也有苦衷，這推力是靠4個助推器上的8臺120噸級YF-100煤油發(fā)動機和一級火箭的2臺50噸級YF-77液氫發(fā)動機組成，整整10臺發(fā)動機。

一級火箭上的兩個液氫發(fā)動機

而老美的德爾塔IV型重型火箭，只需要3臺RS-68液氫發(fā)動機，就比長征5號運載能力強不少。

德爾塔IV型重型火箭

發(fā)動機多了，可不是啥好事，只要有一臺出錯，整個火箭就都毀了，發(fā)射成功概率上過高中的應該都知道，這里不再多說了，而且太多的發(fā)動機，造成自重偏大，降低了運載效率，所以長五起飛重量大，但是運載能力沒老美的厲害。

我國的火箭到底算什么水平？以前只能算中等，但是長五的出現(xiàn)，讓我們邁入航天強國行列，最厲害的技術是“分級燃燒循環(huán)火箭發(fā)動機”，全球唯二，那一個是俄羅斯。

簡單說一下這個技術，具體很復雜，我盡量簡化：火箭消耗燃料速度很快，得有一個泵驅(qū)動燃料，給它們加壓才行，這個泵的動力從哪兒來？靠渦輪驅(qū)動，渦輪靠什么驅(qū)動？還是靠燃料燃燒的氣體推動，所以火箭燃料不是全部用來朝后噴，還得取出來一部分用來驅(qū)動渦輪，這部分燃料燃燒后就直接排到大氣中了，相當浪費，而俄羅斯硬靠他們變態(tài)級別的數(shù)學功底，設計出新的思路，把這部分燃氣重新導回火箭燃燒室，一點兒也不浪費。最難的地方就是火箭燃燒室里面壓強太高，把推動渦輪的燃氣引進那么高壓強的地方，超級復雜，具體就不說了，反正這種技術很省油就是了。

這個技術以前是俄羅斯獨有，后來我們也有了，怎么獲得的，就不知道了。正是這個技術，使我們的火箭達到世界先進水平，連老美都沒有這個技術，他們還得買俄羅斯的。

這里說一點，一次性使用的東西，我們都不差，而要求多次使用的東西，我們都不行，這又得歸到材料學上來，畢竟一次性使用的東西，對材料要求并不高。

話說回來，液氫發(fā)動機那么厲害，我們?yōu)槭裁床挥茫痪唾F點嘛，原因是我們低溫技術不過關，那可是零下253度，儲氫材料也不好，所以只能做小推力的液氫發(fā)動機，長五一級火箭的YF-77，推力只有50噸，而老美的液氫發(fā)動機有300噸推力，這差距還是挺大的。

總結長五，因為分級燃燒循環(huán)技術，使火箭很省油，但是推力不大，液氫發(fā)動機仍很落后，只能通過多捆綁的方法，來提高總推力，從總推力上來說，我們已經(jīng)算第一梯隊。不過離老美，俄羅斯等，還是有差距。

還是得說一下人類最強火箭，這貨強得沒邊，土星5號，體重3038噸，配5臺逆天的F-1發(fā)動機，每臺推力680噸，合計3400噸，一秒都得燒13噸燃料。

猜猜這位大佬是誰

每臺發(fā)動機一秒燒2.6噸燃料，怎么噴燃料就是一門大學問，剛開始也是各種失敗，后來經(jīng)過3年2000多次的試驗，科學家們終于找到了可靠的噴口分布和隔板結構。

這個喇叭壁上的細條紋就是燃料管道，工作時，燃燒的火焰溫度極高，在喇叭口上鋪設燃油管道，可以預熱燃料，同時也冷卻喇叭口，底部的小圓圈就是燃料噴口。

上面密密麻麻的孔，一圈噴煤油，一圈噴液氧，里面的孔直徑小，越往外面越大

有人會說了，不就是戳幾個洞嗎，我也會啊，這也是核心技術？3年2000次試驗就弄了個這？我想說，不信你把這排列動一下試試，孔的直徑改一下試試，少開或者多開一個孔試試，不出事才怪。或許科學家最后也沒弄清楚為什么要這樣排列，因為試驗中只有這樣弄它才會正常工作，有時候事情就是這么奇怪。

不過想復制土星5號就非常難了，它是60年代美蘇爭霸的產(chǎn)物，可以不計代價投入資金，現(xiàn)在想弄那么多錢，沒人會批了?；蛟S，它終將成為一個傳說，不會再有了。