
step rocket
多級火箭(Multistage Rocket)是航天工程中通過分段抛棄無效質量以實現更高有效載荷與速度的運載工具。其核心原理基于齊奧爾科夫斯基公式(Tsiolkovsky rocket equation),公式表達為:
$$
Delta v = v_e ln left(frac{m_0}{m_f}right)
$$
其中,(Delta v)為速度增量,(v_e)為噴氣速度,(m_0)和(m_f)分别為初始與最終質量。
結構與運行機制
多級火箭通常包含2-4個獨立推進段(級),每級包含發動機、燃料貯箱及控制系統。當一級燃料耗盡後,其結構通過爆炸螺栓或氣動分離裝置脫離,剩餘級數繼續工作。這種“質量抛棄”機制可顯著降低後續飛行所需能量。
技術優勢
應用實例
中國長征五號運載火箭采用兩級半構型,近地軌道運載能力達25噸(來源:中國航天科技集團官網)。SpaceX獵鷹9號通過可回收一級火箭進一步革新了多級技術經濟模型(來源:SpaceX技術公報)。
學術定義
《航天工程術語标準》(ISO 21484:2020)将多級火箭定義為“通過順序分離推進單元以實現預定速度增量的非連續推力航天器”。
多級火箭是由多級獨立推進系統組合而成的運載工具,通過逐級分離實現高效推進,主要用于航天器發射和遠程導彈。以下是其核心要點:
多級火箭由兩級或以上獨立火箭串聯、并聯或混合組合而成()。每一級均配備發動機和燃料,前一級燃料耗盡後自動脫落,後一級接替工作,逐步提升速度直至達到目标軌道所需的第一宇宙速度(約7.91 km/s)。
主要用于衛星發射、載人航天(如神舟飛船)和深空探測任務。戰略導彈也采用類似技術實現遠程打擊。
更多技術細節可參考航天科普平台(如、10)或權威機構文獻。
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