
step rocket
多级火箭(Multistage Rocket)是航天工程中通过分段抛弃无效质量以实现更高有效载荷与速度的运载工具。其核心原理基于齐奥尔科夫斯基公式(Tsiolkovsky rocket equation),公式表达为:
$$
Delta v = v_e ln left(frac{m_0}{m_f}right)
$$
其中,(Delta v)为速度增量,(v_e)为喷气速度,(m_0)和(m_f)分别为初始与最终质量。
结构与运行机制
多级火箭通常包含2-4个独立推进段(级),每级包含发动机、燃料贮箱及控制系统。当一级燃料耗尽后,其结构通过爆炸螺栓或气动分离装置脱离,剩余级数继续工作。这种“质量抛弃”机制可显著降低后续飞行所需能量。
技术优势
应用实例
中国长征五号运载火箭采用两级半构型,近地轨道运载能力达25吨(来源:中国航天科技集团官网)。SpaceX猎鹰9号通过可回收一级火箭进一步革新了多级技术经济模型(来源:SpaceX技术公报)。
学术定义
《航天工程术语标准》(ISO 21484:2020)将多级火箭定义为“通过顺序分离推进单元以实现预定速度增量的非连续推力航天器”。
多级火箭是由多级独立推进系统组合而成的运载工具,通过逐级分离实现高效推进,主要用于航天器发射和远程导弹。以下是其核心要点:
多级火箭由两级或以上独立火箭串联、并联或混合组合而成()。每一级均配备发动机和燃料,前一级燃料耗尽后自动脱落,后一级接替工作,逐步提升速度直至达到目标轨道所需的第一宇宙速度(约7.91 km/s)。
主要用于卫星发射、载人航天(如神舟飞船)和深空探测任务。战略导弹也采用类似技术实现远程打击。
更多技术细节可参考航天科普平台(如、10)或权威机构文献。
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