多级火箭

由数级火箭组合而成的运载工具
多级火箭是由数级火箭组合而成的运载工具。每一级都装有发动机与燃料,目的是为了提高火箭的连续飞行能力与最终速度。从尾部最初一级开始,每级火箭燃料用完后自动脱落,同时下一级火箭发动机开始工作,使飞行器继续加速前进。因为在起飞重量不变的前提下,增大结构质量必然要减少推进剂,从能量守恒原理可知其运载能力必然下降。总之,为了提高火箭的运载能力,采用多级火箭是个好办法,但不是级数越多越好,它与起飞质量之间有着某种对应关系。

多级火箭的发展

二战结束后,美国继承了德国的研究成果,于1949年研制了第一枚多级火箭。
随着人类逐渐进入深空探测和空间飞行器的功能增多,要求火箭具有更大的运载能力,因而出现了多级火箭。简单地说,多级火箭就是把几个单级火箭连接在一起形成的。需要指出的是,如果多个火箭同时工作,它们只能算作一个级。多级火箭的优点是每过一段时间就把不再有用的结构抛弃掉,无需再消耗推进剂来带着它和有效载荷一起飞行。因此,只要在增加推进剂质量的同时适当地将火箭分成若干级,最终可以使火箭达到足够大的运载能力。应当注意,火箭在某个确定的起飞质量下并非级数越多越好,因为每一级火箭除了贮箱外至少还必须有动力系统、控制系统、伺服机构以及连接各级火箭的连接结构等。每增加一级,这些组成部分就增加一份。级数太多不仅费用增加,可靠性降低,火箭性能也会因结构质量增加而变坏。

多级火箭的形式