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说起火箭，大家一定不会感到陌生。不论是卫星发射，还是载人航天，抑或是威力巨大的巡航导弹，这些复杂的工程都离不开火箭技术的支持。然而，我们或许没有注意过火箭的力量究竟有多强。
以常见的卫星发射为例，一枚火箭要将卫星送入环绕地球的轨道，至少需要将卫星加速到第一宇宙速度——7.9km/s，这个速度是地表附近空气中声速的20倍以上，远远超过了飞机目前能达到的最快速度。
执行载人航天任务的火箭推力更是惊人。执行我国首次载人航天任务的“长征2号F”运载火箭起飞质量可达493吨，能将8.8吨有效载荷运送到近地轨道。
美国土星5号运载火箭
同样是靠燃料燃烧获得推力，为什么火箭就能拥有如此惊人的力量呢？要回答这个问题，我们先要明确区分火箭和飞机。
其实，要区分火箭和飞机除了看外形，还要看其携带的推进剂的成分。
火箭必须同时携带燃料+氧化剂，而飞机只需要携带燃料，作为氧化剂的氧气可以直接从空气中获得。
由于自身携带了氧化剂，火箭的飞行并不依赖外界的氧气，地球大气反而是火箭飞行的阻碍，脱离大气层之后火箭的飞行效率更高。
而飞机则被局限在了地表几十千米的范围内，一旦飞行高度超过这一范围，飞机发动机就会因为缺少足够的氧化剂而无法工作。
历史上，美国和苏联都曾使用航天飞机开展载人航天计划。
航天飞机虽冠有“飞机”之名，但更严谨地说，航天飞机其实是一种外形酷似飞机的轨道器。在它的主燃料舱中既存储了燃料，又存储了氧化剂，航天飞机在离开大气层后，依然可以推进。
现代巡航导弹为了提高射程，不再像普通导弹一样同时携带燃料和氧化剂，而是仅仅携带燃料。今天的多数导弹都可以看作是火箭，但如果单从推进剂的角度看，巡航导弹更近似于飞机。
苏联“暴风雪号”航天飞机
了解了火箭和飞机的区别，接下来我们再看一下不同种类的火箭之间都有什么差别。
火箭发动机按照其使用推进剂的物质状态不同，可以分为液体火箭发动机、固体火箭发动机和混合推进剂火箭发动机。
其中更常用的是前两种——我们简称为液体火箭和固体火箭——它们从结构、功能到应用都有许多不同。
一种典型的液体火箭结构
液体火箭发动机从发明至今100多年来几乎没有太大变化。其最有特征的结构便是推进剂仓和燃烧室之间的推进剂注入泵。
液体火箭需要额外消耗一部分推进剂先启动推进剂泵，等到泵把燃料和氧化剂一同抽进燃烧室之后，燃料才能正常燃烧。
这个泵的功能十分重要，它一方面保证了燃料和氧化剂进入燃烧室的流量足够，同时又在调节两者的比例。
推进剂注入泵的抽取量非常巨大，以美国土星5号运载火箭为例，其第一级火箭内装有煤油和液氧共2000吨，而一级火箭总工作时间仅有150秒。
也就是说在150秒内这些燃料会都被推进剂泵从燃料箱里泵到火箭发动机喷管中，平均一秒流量13.3吨。可以说，推进剂泵才是液体火箭威力巨大的秘密。
推进剂注入泵的复杂结构
除了推力强，液体火箭还有很多其它优势。由于有泵的控制，液体火箭的燃料燃烧速度更均匀，更可控。
而且液体燃料容易控制总量，相比于一次加工成型的固体燃料火箭，液体火箭可以临时调整轨道，甚至紧急熄火。
当然，液体火箭也有很多缺点。除了结构相对复杂，液体火箭最大的问题在于推进剂的安全储存和使用。
从理论上说，液氢+液氧的组合是最安全环保的，然而液氢和液氧的沸点很低，使用过程中需要额外的设备和工艺保证低温，提高了制造成本。
如果选择方便储存的推进剂，如偏二甲肼+四氧化二氮，又要面对其剧毒且易燃易爆的危险。可以说，目前还没有完美的推进剂可以选择。
与液体火箭相比，固体火箭的结构就简单得多。燃料和氧化剂已经提前混合好，只需要点火装置启动便可以直接燃烧。
固体火箭的主要技术难点在于如何在飞行过程中保证火箭时刻稳定。这就需要通过巧妙的设计，使固体推进剂从中轴向外周逐层燃烧（而不是从一端向另一端燃烧）。
固体火箭的推力和工作时间都比液体火箭差不少，但因为结构简单，固体火箭的造价更低、体型更小，适合批量生产。
一旦建造完成，固体火箭的参数就已经确定不能调整，但是由于方便储存运输，其转移和发射反而比液体火箭灵活得多。
现在，固体火箭主要用于各种导弹、火箭弹、小型火箭、起飞的助推器等。
以上就是关于火箭发动机技术的一些小知识。如今，火箭技术还在日新月异地发展，新型火箭正朝着低成本、无污染、大推力的方向不断进步。相信在未来，火箭还将继续承载着我们探索深空的梦想。
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