航天知识竞赛知识库 运载工具

航天知识竞赛知识库运载工具火箭发动机推力火箭发动机推力是推动火箭运动的力。发动机的最高燃气温度直接影响排气速度，在一般的工作状态下，燃气温度越高，发动机的推力就越大，通过发动机的工质(工作介质)的质量流量越大，发动机推力也越大。在海平面标准大气条件下，火箭处于静止状态时发动机产生的推力称为海平面静推力。火箭发动机在接近真空环境下产生的推力称为真空推力。对于空气喷气发动机，单位质量流量空气所产生的推力称为单位推力。推力与发动机最大截面积之比称为单位面积推力。现代空气喷气发动机的海平面静推力从几千牛到200千牛（1公斤力=9.8牛）；单台火箭发动机的推力从0.02牛到几千万牛。上图分别为一级火箭发动机推力曲线和两级火箭发动机推力曲线。美国航天飞机航天飞机（SpaceShuttle，又称为太空梭或太空穿梭机）是可重复使用的、往返于太空和地面之间的航天器，结合了飞机与航天器的性质。它既能代表运载火箭把人造卫星等航天器送入太空，也能像载人飞船那样在轨道上运行，还能像飞机那样在大气层中滑翔着陆。航天飞机为人类自由进出太空提供了很好的工具，它大大降低航天活动的费用，是航天史上的一个重要里程碑。航天飞机的基本构造1）基本组成部分航天飞机是一种借助外挂助推器垂直起飞、自身可以水平降落的载人航天器，它以火箭发动机为动力发射到太空，能在轨道上运行，且可以往返于地球表面和近地轨道之间，可部分重复使用的航天器。它由轨道器、固体燃料助推火箭和外储箱三大部分组成。2）外部燃料箱外表为铁锈颜色，主要由前部液氧箱、后部液氢箱以及连接前后两箱的箱间段组成。外部燃料箱负责为航天飞机的3台主发动机提供燃料。外部燃料箱是航天飞机三大模块中唯一不能重复使用的部分，发射后约8.5分钟，燃料耗尽，外部燃料箱便被坠入到大洋中。3）火箭助推器这对火箭助推器中装有助推燃料，平行安装在外部燃料箱的两侧，为航天飞机垂直起飞和飞出大气层进入轨道，提供额外推力。在发射后的头两分钟内，与航天飞机的主发动机一同工作，到达一定高度后，与航天飞机分离，前锥段里降落伞系统启动，使其降落在大西洋上，可回收重复使用。4）轨道器即航天飞机本身，它是整个系统的核心部分。轨道器是整个系统中惟一可以载人的、真正在地球轨道上飞行的部件，它很像一架大型的三角翼飞机。它的全长37.24m，起落架放下时高17.27m；三角形后掠机翼的最大翼展23.97m；不带有效载荷时质量68t，飞行结束后，携带有效载荷着陆的轨道器质量可达87t。它所经历的飞行过程及其环境比现代飞机要恶劣得多，它既要有适于在大气层中作高超音速、超音速、亚音速和水平着陆的气动外形，又要有承受载人大气层时高温气动加热的防热系统。因此，它是整个航天飞机系统中，设计最困难，结构最复杂，遇到的问题最多的部分美国航天飞机的发展历史1）20世纪美航天飞机的发展1981年4月12日，第一架航天飞机哥伦比亚号航天飞机发射，宇航员约翰·杨和克里平揭开了航天史上新的一页。从1981年至1993年底，美国一共有5架航天飞机进行了79次飞行，其中哥伦比亚号航天飞机15次，挑战者号10次，发现者号17次，亚特兰蒂斯号12次，奋进号25次。每次载宇航员2至8名，飞行时间从2天到14天。在12年中，已有301人次参加航天飞机飞行，其中包括18名女宇航员。航天飞机的59次飞行中，在太空施放卫星50多颗，载2座空间站到太空轨道，发射了3个宇宙探测器，1个空间望远镜和1个γ射线探测器，进行了卫星空间回收和空间修理，开展了一系列科学实验活动，取得了丰硕的探测实验成果。美国航天飞机创造了许多航天新纪录。2）21世纪美航天飞机的发展2003年2月1日，“哥伦比亚”号在返回地面过程中于空中解体，成为继“挑战者”之后的第二艘失事的航天飞机。2005年8月9日，美国“发现”号航天飞机在美国加利福尼亚州的爱德华兹空军基地安全降落，结束了长达14天的太空之旅。这是自“哥伦比亚”号航天飞机失事后，美国航天飞机首次顺利地重返太空，并且平安回家。2006年17日，发现号航天飞机在佛罗里达州肯尼迪航天中心成功着陆。此次发现号顺利完成国际空间站维修和建设任务，并为国际空间站送去一名宇航员。2009年，美国东部时间5月11日下午2时左右，美国“亚特兰蒂斯”号航天飞机从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空，机上7名宇航员将对哈勃太空望远镜进行最后一次维护。美国西部时间24日8时39分，“亚特兰蒂斯”号航天飞机载着7名宇航员安全降落在加利福尼亚州爱德华兹空军基地，圆满完成了对哈勃太空望远镜最后一次维护的飞行任务2009年7月15日（北京时间16日6时3分），美国“奋进”号航天飞机从佛罗里达州肯尼迪航天中心成功升空，启程前往国际空间站日本舱安装最后一个组件。2009年8月，美国东部时间28日23时59分（北京时间29日11时59分），美国“发现”号航天飞机从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空。“发现”号搭载7名宇航员，从肯尼迪航天中心发射升空前往国际空间站，运送数吨的补给和设备。此前，“发现”号的发射已三次被延迟。25日因为天气状况推迟，随后于26和28日两度推迟，主要原因是装有液体氢的燃料箱阀门出现问题。2009年9月美国东部时间11日晚间7时47分(北京时间12日上午7时47分)发现号开始点火进行变轨，于当天晚间8时53分(北京时间12日上午8时53分)在爱德华兹空军基地安全着陆。2010年美国东部时间4月5日早上6点21分(北京时间18时21分)，美国“发现号”航天飞机顺利发射升空，携带7名宇航员前往国际空间站。此次“发现号”除载有4名男性宇航员外，还携带有3名女性宇航员，将在国际空间站与1名女性宇航员会合，创造史上上太空的女性宇航员人数最多的纪录，达到4人。2011年2月24日美国“发现”号航天飞机从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空，前往国际空间站，服役近27年的“发现”号将最后一次执行飞行任务。2011年7月21日美国“亚特兰蒂斯”号航天飞机于美国东部时间21日晨5时57分(北京时间21日17时57分)在佛罗里达州肯尼迪航天中心安全着陆，结束其“谢幕之旅”，这意味着美国30年航天飞机时代宣告终结。空天飞机航空航天飞机，简称空太飞机或空天飞机，是一种新型及大部分国家在研究及发展阶段的航天运输系统，既能够航空亦能够航天，集飞行器、太空运载工具及航天器于一身，亦可以作为载人航天器，可以重复使用。空天飞机上同时有飞机发动机和火箭发动机，起飞时也不使用火箭助推器，可以像飞行器一样从飞机场跑道上起飞，以高超音速在大气层飞行，直接进入太空，成为航天器，降落时亦可以像飞机一样在飞机场跑道上降落。空天飞机是一种未来的飞机，它像普通飞机一样水平起飞，以每小时1.6万～3万公里的高超音速在大气层内飞行，在30～100公里高空的飞行速度为12～25倍音速，而且可以直接加速进入地球轨道，成为航天飞行器，返回大气层后，像飞机一样在机场着陆，成为自由地往返天地之间的运输工具。在此之前，航空和航天是两个不同的技术领域，由飞机和航天飞行器分别在大气层内、外活动，航空运输系统是重复使用的，航天运载系统一般是不能重复使用的。而空天飞机能够达到完全重复使用和大幅度降低航天运输费用的目的。俄罗斯运载火箭俄罗斯运载火箭有许多系列，而且相当多的火箭是在弹道导弹基础上改进而来的。目前俄罗斯还在使用的运载火箭主要有：联盟号火箭、宇宙号火箭、旋风号火箭和质子号火箭。除此之外，还有天项号火箭、起点号火箭、闪电号火箭、安加拉号火箭、呼啸号火箭等。联盟号系列火箭是在P-7洲际导弹的基础上改进而来的，它有多个不同的型号，其中联盟号主要用于载人飞船联盟号的发射，也用于各类卫星的发射。火箭总长49.5米，底部最大宽度10.3米，起飞重量310吨，起飞推力4942千牛。它的近地轨道运载能力为7240千克。“联盟”系列是发射次数最多的火箭，达1675次之多。宇宙号是俄罗斯利用退役的SS-4、SS-5等中程导弹加装新研制的上面级火箭研制而成的中小型运载火箭，可以发射300千克左右的卫星，这些卫星大多是科学卫星和技术试验卫星。由于这类卫星前苏联通常混编成宇宙系列卫星，因而这种火箭得名为“宇宙号”。该系列火箭是俄罗斯也是全世界发射数量居第二位的运载火箭，到2007年共计发射457次。旋风号是在洲际导弹SS-9的基础上而改进研制的中型运载火箭，它的运载能力介于宇宙号和联盟号之间，近地轨道运载能力约为3000千克。该火箭共有三个型号，共计发射了234次。质子号是俄罗斯目前现役运载能力最大的运载火箭。该火箭是专门研制的、用于发射大型航天器的火箭，由原切洛梅设计局研制。该火箭根据发射航天器类型与大小的不同，分别有三、四、五级结构布局。该火箭的最大运载能力可达20.6吨，主要用于空间站、行星探测器、大型应用卫星的发射，共计发射了331次。固体火箭发动机原理固体火箭发动机是一种化学火箭发动机，用固态物质作为推进剂。固体推进剂点燃后在燃烧室中剧烈燃烧，产生高温高压燃气（化学能转化为热能），燃气经喷管膨胀加速后，以极高的速度从喷管排出（热能转化为动能），从而产生推力推动火箭向排气的反方向飞行。火箭起源早在中国上古时代神话传说中即有嫦娥奔月的美丽传说。约公元1232年，宋军为了保卫汴京，使用火箭作为投射武器，对抗元军。明朝时，由于战争频发，使得当时国内的兵器工业获得了重大进步，尤其是“火箭”技术得到了很大的提高，在这种背景下，有一个名叫万户的人，想利用火箭飞天，并付诸于行动，虽然最终失败，但他无可争议的成为世界火箭史上的第一人。后来，火箭技术经由阿拉伯人传至欧洲。因此，中国古代的火箭就是现在火箭的鼻祖。现代火箭的理论准备1883年，康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基（KonstantinE.Tsiolkovsky）在《自由空间》这篇论文中，正式提出了将反作用装置作为太空旅行工具的推进动力，并对此进行定性解释为：火箭运动的理论基础是牛顿第三定律和能量守恒定律。1893年和1895年，他分别发表了科幻小说《月球上》和论文《地月现象和万有引力效应》，使得这些思想获得了进一步发展。1896年，他开始对星际航行进行理论研究，进一步明确了只有火箭才能达到这个目标。1897年，他推导出了著名的火箭运动方程。1920年，戈达德出版了《AmethodofreachingexremeAltitudes》，认真讨论了使用火箭在太空旅行的问题，这在齐奥尔科夫斯基之后还是第一次，这本书也引起了全世界的注意，尤其是关于使用火箭到达月球方面。1923年，赫尔曼·奥伯特（HermannOberth）《飞往星际空间的火箭》的论文发表。在文中他对多级空间运载工具的火箭推力作了重要的数学论证，并对未来的液体燃料火箭、人造卫星、宇宙飞船以及宇宙空间站等作了精彩的设想和预言。现代火箭的实践阶段戈达德于1926年3月16日在美国的马萨诸塞州奥本镇成功发射了世界上第一枚液态燃料火箭。十九世纪二十年代中期，德国科学家已经开始试验能到达高空的长距离液态推进火箭，由一群业余火箭工程师组成的德国火箭学会，在1931年发射了一枚液态推进火箭（燃料为氧气和汽油）。在1931年至1937年，列宁格勒的气体动力实验室进行了最大规模的火箭引擎设计。气体动力实验室在格鲁什科（ValentinGlushko）的领导下，研制出100枚实验性火箭，这其中包含了自燃点火、再生冷却以及包括双推进和旋转混合设计的喷油器。1932年，魏玛防卫军（德意志国防军的前身）看到了使用火箭作为长程火炮的可能性，于是，开始资助德国火箭学会，但是德国火箭学会的目标纯粹限于科学，在这种情况下，无奈的魏玛防卫军只好创建自己的研究团队。该团队由赫尔曼·奥伯特领导，并吸纳了年轻的火箭科学家冯·布劳恩加入，该团队研制了纳粹德国用于二次大战的长程武器，包括后来大名鼎鼎的V2火箭的前身A系列火箭。V2火箭于1943年开始制造，作战距离达到350公里，可以搭载1000公斤的阿玛图炸药弹头，在当时的条件下，V2火箭根本无法被拦截。V2火箭同现代火箭相比，总体构架上几乎完全一样，只有极少数不同。二战期间，德国不仅培养了大量训练有素的火箭技术人员，同时取得了大量的技术研究成果。二战结束后，苏联、英国及美国竞相争夺这些资源，其中美国从中获益最多。除了研究成果，美国还获得了大批德国科学家，包括冯·布劳恩。这些科学家在美国重新组建了研究团队，并在冯·布劳恩的领导下，继续进行火箭方面的研究。他们将V2火箭变成了美国红石火箭，用于早期太空任务。与此同时，在科罗廖夫（Королёв）的领导下，苏联的火箭研究也在持续进行着。在德国技术人员的协助下，V2火箭被复制及改进成R-1、R-2及R-5飞弹。后来，德国技术被放弃，苏联依靠自己的技术人员发明了最初的洲际飞弹R-7弹道飞弹。在R-7基础上改进的运载火箭，发射了世界上第一颗人造卫星、世界上第一个太空人、世界上第一个月球探测器以及行星际探测器。火箭在军事上意义十分重要，因为搭载武器（包括核武器）的火箭在发射后基本上是无法防御的，因此，进入冷战后，火箭技术的发展获得迅速的发展。相应的，太空竞赛也进入白热化阶段，各国竞相展开相关的研究，包括前苏联，美国以及其它国家，如英国、日本、澳大利亚等，这些研究最终导致60年代末的阿波罗飞船成功载人登陆月球。火箭力学原理牛顿第三定律是火箭推进原理的依据，该定律是英国科学家牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》一书中提出的。其内容为：相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。从能量观点看，火箭发动机实际上是一个变化学能为动能的能量转换器。火箭发动机点火后，燃烧剂（液体或固体）和氧化剂在发动机的燃烧室里燃烧，产生大量高压燃气，这些高压燃气从发动机喷管高速喷出，根据牛顿第三定律可知，火箭因此会获得高压燃气喷射的反作用力，进而沿燃气喷射的反方向前进。这个过程类似于一个充满空气的气球，当把气球扎紧的口松开时，气球内的空气会往外喷，与此同时，获得喷气反作用力的气球，会沿喷气的反方向飞出。天顶号火箭“天顶号”是前苏联的一种中型运载火箭，主要用来发射轨道高度在1500km以下的军用和民用卫星，以及经过改进的“联盟号”TM型载人飞船和“进步号”改进型货运飞船。“天顶号”2型是两级运载火箭，其一子级还被用作“能源号”火箭助推级的助推器。“天顶号”3型是三级运载火箭，它在2型的基础上，增加了一个远地点级，用于将有效载荷送入地球同步轨道、其它高轨道或星际飞行轨道。2型与3型用的一子级和二子级是相同的。“天顶号”是前苏联继“旋风号”后第二个利用全自动发射系统实施发射的运载火箭。在发射厂，火箭呈水平状态进行总装、测试、转运至发射台，所有发射操作都是按照事先确定的程序自动进行的。火箭发动机比冲比冲，或称比冲量（英文：specificimpulse），是用于衡量火箭或飞机发动机效率的重要物理参数。比冲的定义为单位推进剂的量所产生的冲量，单位为米/秒(m/s)或牛·秒/千克(N·s/kg)，工程上习惯使用秒(s)。比冲越高代表效率越好，亦即可以用相同质量的燃料产生更多的动量。如果用重量描述推进剂的量，比冲拥有时间量纲，国际单位为秒；如果用质量描述推进剂的量，比冲以速度量纲表现，国际单位为米每秒。由于在计算上比冲可以写为推力与推进剂重量或质量流速之比，故又称比冲为比推力（英文：specificthrust）。火箭运动方程火箭运动方程是前苏联科学家齐奥尔科夫斯基于1903年提出的，即在不考虑空气阻力和地球引力的理想情况下，用于计算火箭在发动机工作期间获得速度增量的公式：ΔV=Ve×ln(m0/m1)式中ΔV是火箭加速后与加速前的速度的差值，Ve是火箭的排气速度(也就是火箭喷射速度)，m0是发动机开始工作时的火箭质量，m1是发动机结束工作时的火箭质量。用这个公式可以近似地评估火箭需要携带的推进剂数量和发动机参数对理想速度的影响。火箭运动方程是描述火箭运动规律的数学模型，也是分析、计算和模拟火箭运动的基础。实际中的火箭运动方程比较复杂，通常用数字计算机或模拟计算机求解。在某些简化条件下，也可用解析法求解。世界上第一枚液体火箭1921年12月，戈达德完成了世界上第一台液体火箭发动机的研制。1925年，他已经试制出了第三台发动机。1926年春，他将液氧贮箱和汽油贮箱串联的连接在火箭发动机上，并分别用两个长约1.5米的细管将液氧和汽油传送到燃烧室中，传送方式采用的是高压氮气挤压法。1926年3月26日，戈达德进行了世界上第一枚液体火箭的发射试验，地点是沃德农场，参加试验的人员还包括他的妻子和两个助手，这次试验取得了巨大的成功。他在报告中描述道：“火箭试验在下午2:30进行，经过2.5秒后，上升高度达12米，飞行距离达56米”。从此，液体火箭技术的大门被打开。试验后，戈达德又进一步改进了火箭的结构。首先，他把发动机放置在火箭的尾部，同时，采取了保持火箭稳定飞行的措施。然后，为了使发动机提供最大的燃烧效率，他对发动机的燃烧室做了改良。1929年7月29日，戈达德对新研制的火箭进行了试验。这枚火箭长3.36米，它的头部装有气压计和温度计，同时，戈达德还在两个仪表的前面安装了照相机，当到达最大高度时，降落伞弹出的同时，其弹射开关也会打开相机快门，这样就可以记录下来火箭在最大高度时大气的温度值和压力值。这次试验火箭的飞行高度达到32米，水平方向飞行了53米，由于有降落伞的保护，保证了仪表的完好。这枚火箭可以称为“世界上第一枚探空火箭”。现代火箭的基本类型火箭类型可以按照多种方式分类：按照火箭使用的能源分，可以分为化学火箭、电火箭、核火箭以及光子火箭等。化学火箭又可以细分为液体推进剂火箭、固体推进剂火箭以及固液混合推进剂火箭三种类型。按照火箭的用途分，可以分为卫星运载火箭、气象火箭、布雷火箭、防雹火箭以及各类军用火箭等。按照火箭有无控制系统，可以分为有控火箭和无控火箭。按照火箭的级数分，可以分为单级火箭和多级火箭。按照火箭的射程分，可以分为近程火箭、中程火箭和远程火箭。现代火箭的基本组成部分火箭的基本组成部分包括推进系统、箭体和有效载荷，有控火箭还装有制导和控制系统。火箭推进系统主要是用推进剂作为燃料的大功率装置，包括主发动机、贮箱增压系统、推进剂供应管路、轨道机动系统和姿态控制系统。大部分发动机靠高速排出推进剂燃烧后产生高温高压燃气来获得推力。作为燃料的推进剂（由氧化剂和燃料组成）有两种形式，一种是液态推进剂，另一种是固态推进剂。箭体用于连接和安装火箭的各个系统，并容纳推进剂。箭体要有良好的空气动力外形，以减小飞行过程中的空气摩擦。除此之外，在性能不变的前提下，要求质量和体积越小越好，因为在起飞质量一定时，火箭的质量越轻，可以获得的飞行速度越大。运载火箭的有效载荷包括人造卫星、宇宙飞船或空间探测器等各类航天器。火箭作为武器时的有效载荷就是战斗部（弹头）。火箭制导与控制系统，是火箭在飞行过程中，导引和控制火箭按选定的路线飞向目标所需的全部装置（包括硬件和软件）。雷神运载火箭雷神液体火箭本身推力为78吨，加上阿金纳上面级，总长23.2米，最大直径2.44米，起飞重量56吨，能把700多千克的卫星送上500千米左右高的地球轨道。为了增加运载能力，有时在它周围捆绑上3台固体助推火箭，使其运载重量提高到1吨。雷神是美国发射早期小型卫星如发现者号的运载火箭，从1959年以来发射400多次，现已不常用。固体火箭发动机组成固体火箭发动机的组成包括药柱、燃烧室、喷管组件和点火装置等。药柱由推进剂与少量添加剂制成，为中空圆柱体，置于燃烧室中。因为推进剂燃烧时，会产生2500～3500℃的高温和102～2×107Pa的高压力，所以燃烧室必须采用高强度的合金钢、钛合金或复合材料制造，而且要在药柱与燃烧内壁之间装备隔热衬。火装置的作用是点燃药柱，通常由电发火管和火药盒（装有黑火药或烟火剂）组成。点火装置通电后由电热丝首先点燃黑火药，再由黑火药点燃药拄。喷管组件由喷管和推力向量控制系统组成。喷管主要作用是使燃气膨胀加速产生推力。推力向量控制系统则能改变燃气喷射的角度，从而实现推力方向的控制。固体火箭发动机一旦开始工作，无法停止，等药柱燃烧完毕，发动机才停止工作。与液体火箭发动机相比较，固体火箭发动机具有结构简单、推进剂密度大以及操纵方便可靠等优点，而缺点是比冲小。固体火箭发动机的比冲一般在250～300秒，工作时间较短，加速度太大导致推力不易控制，而且重复起动困难，因此不利于载人飞行。固体火箭发动机主要用途是作为火箭弹、导弹和探空火箭的发动机，以及航天器发射和航天飞机起飞的助推发动机。航天飞机固体助推器航天飞机固体助推器(以下简称SRB或助推器)是航天飞机的一对辅助助推器，分别安装在外储箱两侧，功能是为航天飞机升空的前两分钟提供推力，其中，每台助推器都能产生1.8倍于F-1发动机（推力最大的单室液体燃料火箭发动机，5台F-1发动机将土星五号送上月球）的推力。SRB是推力最大的固体助推器，同时也是载人航天史上第一次使用固体助推器。SRB的主要承包商和药柱生产商是位于犹他州百翰市的锡奥科尔公司。两台可重复使用的SRB提供航天飞机离地时的主要推力，一直工作到约45公里高空。三台主发动机点火推力达到预设水平后，SRB分离，到达67公里最高点时降落伞打开，降落在离发射场122海里海面上并得到回收。每台助推器尾部还通过四颗脆性螺母与发射台相接，起飞时螺母断开。助推器分为七部分，由不同厂商制造，然后在厂房中成对组装，通过铁路运到肯尼迪航天中心完成最后总装。液体火箭发动机组成液体火箭发动机一般由推力室、推进剂供应系统和发动机控制系统三部分组成。推力室的作用是将液体推进剂的化学能转变成推进力。它由喷注器、燃烧室、喷管组件等部件组成。推进剂通过喷注器注入燃烧室，经雾化、蒸发、混合、燃烧等过程生成高温高压燃气，以极高速度（2500-5000米/秒）从喷管中排出而产生推力。燃烧室内压力高达200个大气压（约20MPa）、温度高达3000～4000℃，故需要冷却。推进剂供应系统的作用是按照要求的流量和压力向燃烧室输送推进剂。按照输送方式不同，可以分为挤压式（气压式）和泵压式两类供应系统。挤压式供应系统一般由高压气瓶、减压器等组成，其原理是，高压气瓶中的高压惰性气体（氦、氮等）经减压器减压后进入推进剂贮箱，将推进剂从贮箱挤压到推力室，挤压式供应系统只用于小推力发动机；泵压式供应系统则采用液压泵输送推进剂，大推力发动机一般使用泵压式供应系统。发动机控制系统的作用是对发动机的工作程序以及工作参数进行调节和控制。其工作过程分为起动、工作、关机三个阶段，按预定程序自动进行。工作参数则主要指推力大小、推进剂的混合比等。液体火箭发动机原理液体火箭发动机基本工作原理是，燃料和氧化剂分别从贮箱中被挤出，经由推进剂输送管道进入推力室，通过推力室头部喷注器进行混合并雾化，形成细小的液滴，这些液滴被燃烧室中的火焰加热气化并剧烈燃烧，变成高温高压的燃气，燃气经过喷管被加速成超声速气流向后喷出，从而产生作用在发动机上的推力，推动火箭前进。液体发动机推进剂输送有四种方式：挤压循环方式，燃气发生器循环方式，分级燃烧循环方式和膨胀循环方式。挤压循环方式：挤压循环方式是利用高压气体经减压器减压后进入燃料、氧化剂贮箱，将其分别挤压到燃烧室中，不过受制于材料的限制，贮箱不可能做到太大压强，因此只能用在小型低性能的火箭发动机上。燃气发生器循环方式：燃气发生器循环方式，一部分燃料和氧化剂流入一个燃气发生器燃烧，推动燃料泵和氧化剂泵运转，燃料泵和氧化剂泵则分别把燃料和氧化剂压入燃烧室中，预燃的废气直接排出。对于初始燃料和氧化剂的流动，有的是通过储箱的挤压完成的，有的是依靠自然的重力引导。分级燃烧循环方式：分级燃烧循环方式又称补燃方式，同样是一部分燃料和氧化剂在预燃器中燃烧，从而推动燃料泵和氧化剂泵工作，不同的是，预燃器中的燃气在这种方式下不是直接排放，而是压入燃烧室，避免了燃料和氧化剂的浪费，并且可以做到更大的比冲。高比冲发动机一般都会采用分级燃烧的循环方式，分级燃烧时为了获得更高比冲，一般燃烧室压力要比燃气发生器循环高很多，所以又称高压补燃方式。膨胀循环方式：膨胀循环方式则是燃料和氧化剂流过燃烧室壁和喷管壁，在那里冷却燃烧室和喷管的同时，自身升温获有更大压力，进而推动燃料泵和氧化剂泵运转。膨胀燃烧循环方式的发动机一般来说都具有很高的比冲，理论上在其他条件相同时其比冲是最高的，不过推力很难做大，例如美国的RL10-B-2，虽然具有液体发动机中最高的比冲——465.5秒，但是推力只有24750磅，约合11.2吨。F-1液氧煤油发动机F-1火箭发动机是由美国洛克达因公司（Rocketdyne）设计制造的一款单燃烧室液体火箭发动机，采用液氧和煤油作为推进剂。作为单燃烧室液体火箭发动机，其推力是有史以来最大的；作为液体火箭发动机，其推力是有史以来世界第二大的，仅次于俄罗斯RD-170。F-1火箭发动机的设计海平面推力是150万磅力（约合680.39吨）。这么大的推力能够在5台并联的时候，将起飞重量高达3000多吨的土星5号火箭在短短150秒的时间内推送到6万4千米的高度，并达到9920千米/小时（2.76千米/秒）的速度。1955年，洛克达因公司接到了美国空军研制重型火箭发动机的任务，空军要求研发一款推力强大的火箭发动机，为今后可能会研发的重型洲际弹道导弹进行相关的技术储备。接到任务后，洛克达因公司便开始了研发工作，很快就推出了一款名为E-1的火箭发动机，这款发动机可靠性极佳，但是推力性能平平，美国空军对此并不满意，他们认为今后的洲际弹道需要更大推力的发动机，并要求洛克达因公司继续研究，摸索液体火箭发动机的推力极限。于是，在那之后，科研人员不断进行这着努力，最终F-1火箭发动机的雏形诞生了。1959年3月，F-1发动机的整机静态点火试验获得了成功。该发动机被迅速运到了NASA的马歇尔航天中心，并进行了进一步测试。当时，680.39吨的推力，让马歇尔航天中心周围几十公里范围内的人们都体会到了地动山摇的感受。在随后的测试中，F-1发动机燃烧不稳定的现象逐渐暴露出来，并可能导致灾难性的后果。攻克这个技术难题的进展非常缓慢，因为这种故障的发生是不可预知的。不过，工程师们还是想出了解决办法，他们将少量爆轰炸药放进燃烧室中，并在发动机运转时引爆里面的炸药，以此测试燃烧室在压力变化时的反应。工程师们随后测试了几种不同的燃料喷射器，并最终得到了最佳的匹配方案。后来，F-1在阿波罗8号(SA-503)和阿波罗17号(SA-512)的任务期间又得到进一步改进，因为随着任务的进展，土星五号的负荷也不断增大。60年代，洛克达因公司在对F-1发动机持续研究之后，开发出了新款的F-1A发动机。同F-1发动机相比，二者外观相似，但F-1A比F-1更轻，而且推力更大（达到9.1兆牛），可以满足后阿波罗时期土星5号的需求，不过随着土星5号生产线的停产，F-1A从未使用过。从70年代至今，不断有各种关于使用F-1来开发新型火箭的意见，但都未能成行。RD-170液氧煤油发动机RD-170火箭发动机是由俄罗斯动力机械科研生产联合体设计制造的一款高压补燃循环煤油/液氧火箭发动机，是有史以来最强大的火箭发动机，发展至今一共有超过10种改进型号和衍生型号，推力涵盖190吨~1000吨。苏联在1970年代开始了一个野心勃勃的大型运载火箭系列计划，准备以同一款大推力火箭发动机为基础，发展多种发动机型号和运载火箭型号。RD-170火箭发动机的研制，正是得益于这一计划。而与RD-170直接相关的两个项目，一个是天顶号火箭，另一个是能源号火箭。这两个项目都需要一台高可靠性、可多次重复启动进行试验以及使用液氧煤油为燃料的大推力火箭发动机RD-170发动机具有4个燃烧室，1台涡轮泵以及2个预燃室。其中涡轮泵是单级的，整个涡轮泵系统还包括1台氧化剂泵和1台两级燃料泵，整个系统连接了低压的燃料泵和氧化剂泵，并使推进剂增压，以防止涡轮泵形成空穴现象，从而防止燃烧不稳定现象的出现。RD-170的煤油燃料的秒流量为1.5吨，为了提高可靠性，防止如此巨大的流量挤到一个预燃室里出现问题，采用2个预燃室。RD-170火箭发动机具有非常强悍的推力，其涡轮泵功率为25.7万马力，换算成功率，约为192兆瓦，其海平面推力达到740吨。至今为止，RD-170及其改进型号或者衍生型号在很多运载火箭上得到应用，包括前苏联的能源号运载火箭和天顶1号/2号运载火箭、俄罗斯及乌克兰的天顶2M/2SB/2SLB运载火箭和天顶-3SL运载火箭、美国的宇宙神5型运载火箭、韩国的罗老号运载火箭以及俄罗斯的联盟2运载火箭和安加拉号火箭等。RD-180液氧煤油发动机RD-180火箭发动机是由俄罗斯动力机械科研生产联合体研制的一款双燃烧室双喷嘴的火箭发动机。该款发动机由RD-170系列火箭发动机衍生而来，采用共享涡轮泵设计。RD-180以煤油和液氧为推进剂，使用高压分级燃烧循环设计，它继承了先驱RD-170的富氧预燃室设计，其喷嘴的活动由四个液压缸支持，从而使发动机效率更高。因为RD-180发动机是以RD-170/171系列发动机为基础设计的，所以该发动机得到快速发展。几十年前，RD-180主要应用于前苏联的“能源号”重型运载火箭的第一级。1996年，该发动机成功竞得洛克希德·马丁公司制造的最新“宇宙神”运载火箭第一级发动机的研发项目并交付使用。1997年，动力机械科研生产联合体与美国签订合作协议，到2018年底，动力机械科研生产联合体共向美国交付101台RD-180火箭发动机，到2013年后期，动力机械科研生产联合体已向美国供应了70多台RD-180火箭发动机，该协议仍在持续进行中。RS-25/68液氢液氧发动机RS-25液氢液氧发动机曾是航天飞机的主发动机。在航天飞机退役后，RS-25发动机被赋予了新的使命，就是为美国宇航局SLS火箭提供动力，该火箭会搭载宇航员对小行星以及火星进行探索。SLS火箭预计能够携载130吨物体进入太空，它将是历史上最强大的太空火箭系统。RS-68是目前推力最大的液氢液氧火箭发动机。它的海平面推力高达2886千牛（663000磅力），真空推力高达3308千牛（751,000磅力），两个数据都是发动机在102%的工作状态下测得的。RS-68发动机由洛克达因的推进与动力分公司进行设计并在圣苏珊娜实验室制造的，用于驱动德尔塔四型运载火箭。相比航天飞机主发动机（SSME），RS-68的比冲降低了10%，推力也有所下降，但是，RS-86的成本却大幅降低，节省了近80%的成本。RS-68起初在空军实验室（AFRL）做相关试验，之后转到斯坦尼斯航天中心试验。1998年9月11日，RS-68发动机首次成功试车，而使用该发动机的德尔塔四型运载火箭则在2002年11月20日首次试飞。2006年5月18日，NASA宣布用五台RS-68替换战神五号上原计划使用的SSME。NASA看中RS-68主要是因为它的低廉造价，随后，NASA对RS-86进行了改进，包括替换了一个新的烧蚀喷嘴以适应更长的燃烧时间，缩短启动的流程，更换了限制点火时氢逸出的设备，从而减少发射倒计时氢的用量。通过改进，RS-68的推力和比冲都有所上升。Merlin-1D液氧煤油发动机在SpaceX开始制造“梅林1D”(Merlin-1D)发动机用以驱动“猎鹰9号”火箭后不到两年的时间内，SpaceX已经完成了第100台“梅林1D”火箭发动机的制造。SpaceX现在已经成为世界最大的私人火箭发动机制造商。“梅林1D”是一款完全由美国设计，并由总部设在加利福尼亚霍恩的SpaceX厂房所制造的火箭发动机。现阶段SpaceX每周可以生产4台发动机，并计划在2014年底将产量提升至每周5台。制造过程以主要部件喷嘴、涡轮泵、气体发生器、推力室、阀门和驱动器、传感器等其他小型部件组装成发动机的主要组件。这些组件将被组装成发动机的下部和上部组合体。一旦上部和下部组合体交付至一定数量，就将在测试前经受一系列的质量检查。SpaceX采用位于德克萨斯州麦格雷戈的火箭研发设施来测试这些发动机。一旦通过认证达到了设计要求和并满足了飞行状态下的可靠性，发动机就将被运回加利福尼亚，在这里发动机将被装配到“猎鹰9号”火箭第一级的“八角网”（Octaweb）发动机布置结构中。Octaweb是SpaceX自己起名的发动机金属支撑结构，一圈均布八台发动机，这种结构代替了原有的3X3正方形发动机布置。完整的一级火箭将被再次运至德克萨斯（Texas）进行9台发动机的整体点火测试，然后被运至相应的发射地点，作为发射前整个发射系统的一部分进行最终测试。凭借火箭发动机有史以来最高的推重比155：1，每一个“梅林1D”发动机都可以推动相当于40量普通小轿车的重量。第一级的9台发动机将整体提供130万磅的海平面推力，然后在爬升至大气层外时推力将整体上升至150万磅。9台发动机每秒将消耗540加仑推进剂---这个速度足以在一分钟内灌满一座普通的家用游泳池。迄今为止，已经有80台“梅林1D”发动机被发射升空，这个记录超过了“德尔塔”火箭上安装的RS-68/68A发动机(41次发射)和“阿特拉斯”改进型火箭上安装的RD-180发动机（55次发射）。第100台“梅林1D”发动机已于2015年初安装在“猎鹰9号”火箭上并发射升空。运载火箭发射程序运载火箭的发射按照发射程序进行，发射程序根据运载火箭和航天器的技术要求和各项工作的内在联系制定，并绘制成图表或编制成软件存入计算机，用以指挥发射准备和发射工作。发射程序的内容、时间的长短、工作顺序的编排依运载火箭、航天器类型和情况不同而异。发射程序通常从运载火箭和航天器进入发射区开始，也可把测试区的工作列入发射程序。载人航天器发射程序的主要内容包括：发射设备准备、起竖与安装、垂直度校准和定向、温度调节、检查与测试、安装火工品、加注推进剂和充灌压缩气体、航天员进舱、临射检查和发射。1）发射设备准备：为运载火箭和航天器的接收、安装、检测和发射设备的远距离监测和控制做好准备。准备工作的内容包括各种地面设备的校验和检查，设备接口准备，连接电路、气路、液路、数据传输、通信、电视等管线，沟通发射场电子设备终端与发射指挥控制中心之间的各种线路。2）起竖与安装：用勤务塔或运输起竖设备把运载火箭和航天器逐级或整体地安装到发射台上，然后连通地面与运载火箭、航天器之间的电路、气路和液路，连接数据传输、通信、环境控制、电子设备终端至航天器的线路，使运载火箭和航天器处于待检测状态。3）垂直度校准和定向：利用电子设备和发射台上的液压装置，将运载火箭和航天器调至垂直状态；利用发射台的回转装置、瞄准设备和运载火箭惯性平台进行瞄准，使发射方向与射面重合。4）温度调节：利用地面和航天器上的恒温控制设备，对运载火箭和航天器的某些设备、工作舱、电池等环境温度和燃料温度进行调节，使这些部位的温度处于规定的范围内。5）检查与测试：对运载火箭和航天器各系统进行检测和模拟飞行试验。测试检查程序通常借助计算机控制执行。检查与测试对运载火箭和航天器各系统进行检测和模拟飞行试验。测试检查程序通常借助计算机控制执行。6）安装火工品：在测试检查符合技术要求后，向运载火箭和航天器安装火工品。火工品包括弹射装置、安全自毁装置的电爆管和爆炸器、制动火箭、返回火箭等。7）加注推进剂和充灌压缩气体：运载火箭和航天器的液体推进剂加注量和加注过程以及充灌压缩气体均由计算机控制。8）航天员进舱：完成临飞训练和医疗检查的航天员经由清洁室进入航天器舱位，并作最后一次检查。9）临射检查：对航天器某些系统的关键参数进行最后的测试检查，装定（输入）发射诸元（如一级关机、二级启动等参数），检查定向。10）发射：完成发射程序的各项准备工作之后，如果火箭和航天器各系统工作正常，发射指挥控制中心的发射状态显示板上便显示出“发射准备好”字样，发射指令下达后，自动发射控制设备开始向推进剂贮箱增压，起动火箭发动机，断开地面和飞行器之间的管线连接，运载火箭飞离发射装置，进入飞行状态。运载火箭陆地发射场航天器发射场是发射航天器的特定区域，通常由技术区、发射区、发射指挥控制中心、综合测量设施、各勤务保障设施和一些管理服务部门组成。场区内有整套试验设施和设备，用以装配、贮存、检测和发射航天器，测量飞行轨道，发送控制指令，接收和处理遥测信息。航天器发射场通常具有以下特征：1.通常建在人烟稀少、地势平坦、视野开阔、气候和气象条件适宜的地方2.组成和功能与导弹试验靶场基本相同3.根据航天试验的特殊需要特别建造4.发射方向的主动段航区上没有大城市和重要工程5.某些航天器发射场还包括助推火箭或运载火箭的第一级工作完成后的坠落区和再入航天器（如航天飞机的轨道器）或回收舱的着陆区。6.可由火箭（导弹）试验场改建或扩建成技术区技术区是航天发射场的重要组成部分，技术区配有各种通用和专用设备，可对运载火箭和航天器进行验收、存放、组装、测试和定期检查。一个发射场可设一个或几个技术区，例如，可分为运载工具和航天器两个技术区。在确保安全的条件下，技术区与发射区之间相隔的距离要尽可能短，以节省修路和运输费用。发射区发射区是对航天器实施发射的场所，配备有一整套为发射服务的专用和通用设备和建筑。发射区接纳来自技术区的运载工具和航天器，并将它们起竖到发射台上，进行发射前的最后测试，然后加注推进剂和充填压缩气体，最后完成发射。一个发射场也可设置多个发射区，发射区之间有一定的间距要求。发射区的发射设施根据其结构可分为地面、半地下和高台式三种。地面发射区的发射台的发动机喷焰导流槽等主要设备布置在地面，用于发射中、小型运载火箭。半地下和高台式发射设施则用于大型和超大型运载工具的发射。发射装置包括发射塔、勤务塔和脐带塔。发射指挥控制中心对航天器发射试验实施指挥、监控和管理的机构，又称发射控制中心，由发射控制室、指挥控制室、安全控制室、计算中心和设备保障室组成。综合测量设施综合测量设施是监测运载火箭和航天器各系统工作状况的多功能综合设施，它包括：计算中心、航区测控站和测量船。测控站、测量船和在轨的数据中继卫星布设在运载火箭和航天器飞行航区的沿线，装备有测量设备、时间统一勤务设备、通信和电视设备、信息处理设备和遥控设备以及相应的辅助设备。测量设备有无线电遥测接收设备、无线电弹道测量设备、光学（激光、红外）测量设备等。测量站对获得的运载火箭和航天器弹道参数、遥测信息、电视图像进行处理、显示和记录，同时传送给计算机中心和发射指挥控制中心处理、显示、判断，然后发送到航天控制中心。勤务保障设施和管理服务部门勤务保障设施和管理服务部门包括各种推进剂、低温液体和润滑材料贮存库，生产液氧、液氦和液氢的工厂，通信设施，气象保障设施，供电、供水设施，大地测量部门，行政管理部门，后勤保障部门等。这些勤务保障、管理服务设施和居住区通常建在离发射区较远的地方。肯尼迪航天中心肯尼迪航天中心位于美国东部佛罗里达州东海岸的梅里特岛，建于1962年7月，是美国国家航空航天局（NASA）进行载人与不载人航天器测试、准备和实施发射的最重要场所，其名称是为了纪念已故美国总统约翰·肯尼迪（JohnF.Kennedy）。整个场地长55千米，宽10千米，面积567平方公里，约1.7万人在那里工作。场地上还有一个参观者中心，参观者也可以随导游参观。肯尼迪航天中心是佛罗里达州的一个重要的旅游点。同时由于肯尼迪航天中心大部分地区不开放，它也是一个美国国家野生动物保护区西部航天和导弹试验中心位于美国西部洛杉矶北面的西海岸，建于1964年5月，是美国最重要的军用航天发射基地，占地近400平方公里，主要用于战略导弹、武器系统试验和各种军用卫星、极轨卫星的发射。它有跨越太平洋直达夸贾林岛区的8000公里航线以及十分完善的落点定位系统。从地理位置上考虑，向西发射，发射方位为140°～121°，轨道倾角为56°～104°，向正南还可以进行极轨道发射，正好弥补了肯尼迪航天中心只能向东发射的不足。拜科努尔航天发射场位于哈萨克境内的丘拉塔姆地区，是前苏联最大的航天器和导弹发射试验基地。发射场东西长约80千米，南北约30千米，中心坐标是东经63°20′，北纬46°。向东北方向发射时，可把航天器送入倾角为52°～65°的轨道。发射场由发射区、保障区和测控站等组成。发射区包括中心发射区、东发射区和西发射区。中心发射区的主要设施有总装测试厂房、控制测试大楼、大型地面发射台、地下发射井、推进剂贮存库、液氧工厂和其他辅助设施以及行政管理、训练和住宅等建筑。东、西发射区建有大型运载火箭和航天器的试验发射设施、控制设施和辅助设施。保障区在发射区以南的列宁斯克-丘拉塔姆，是发射场后勤保障枢纽和人员住地，有机场、铁路专线，并有航天员飞行前驻留和体检的设施。为跟踪观测航天器和导弹飞行情况，在沿西伯利亚直到太平洋的一万多千米的航线上设有许多测控站。自1967年以后，从拜科努尔发射场发射过联盟号飞船、宇宙号卫星和礼炮号航天站。酒泉卫星发射中心酒泉卫星发射中心（简称JSLC）是我国科学卫星、技术试验卫星和运载火箭的发射试验基地之一，也是我国创建最早、规模最大的综合型导弹、卫星发射中心和载人航天发射场。在载人航天飞行任务中，酒泉卫星发射中心主要承担发射场区的组织指挥工作并实施火箭的测试、加注、发射，逃逸塔测试，整流罩测试，人船箭地联合检查，船箭塔对接和整体转运，提供发射场区的气象、计量和技术勤务保障，并在紧急情况下组织实施待发段航天员撤离及逃逸救生。太原卫星发射中心太原卫星发射中心（简称TSLC）位于山西省忻州市岢岚县的高原地区，拥有火箭和卫星测试厂房、设备处理间、发射操作设施、飞行跟踪及安全控制设施。该发射中心始建于1967年，是中国试验卫星、应用卫星和运载火箭发射试验基地之一。太原卫星发射中心具备了多射向、多轨道、远射程和高精度测量的能力，担负太阳同步轨道气象、资源、通信等多种型号的中、低轨道卫星和运载火箭的发射任务。太原卫星发射中心目前是具有多功能、多发射方式，集指挥控制、测控通信、综合保障系统于一体的现代化发射场。太原卫星发射中心主要承担太阳同步轨道和极地轨道航天器发射任务，自一九六七年组建以来，已取得七百余项科技成果。航天发射综合能力不断提升，从最初每年执行一次发射任务到目前每年执行十次以上高密度火箭卫星发射任务。该中心成功发射中国第一颗太阳同步轨道气象卫星“风云一号”、第一颗中巴资源一号卫星、第一颗海洋资源勘察卫星等，创造出中国卫星发射史上的九个第一。伴随中国航天发射技术越来越多地走向国际市场，太原卫星发射中心也承揽发射多颗国外商业卫星：上世纪九十年代，连续六次以一箭双星方式成功将美国摩托罗拉公司十二颗铱星送入太空预定轨道，此后还成功发射巴西、欧盟等国家和地区的四颗商业卫星，在国际上享有高科技领域“南南合作典范”的美誉。西昌卫星发射中心西昌卫星发射中心始建于1970年，位于四川省凉山彝族自治州境内，中心总部设在四川省西昌市，它是以主要承担地球同步轨道卫星的发射任务的航天发射基地，担负通信、广播、导航、气象卫星等试验发射和应用发射任务的发射中心。西昌卫星发射中心于1983年建成，1984年以来发射过中国第一颗试验通信卫星、实用通信广播卫星及实用通信卫星。1986年，西昌卫星发射场正式对外开放。1990年将美国制造的“亚洲1号”通信卫星送入地球同步转移轨道。截至2003年底，已先后成功组织了34次国内外卫星发射。2004年4月，“试验卫星一号”和“纳星一号”在西昌卫星发射中心顺利升空，是这个中心首次发射太阳同步轨道卫星，标志着这个中心的航天发射能力有了进一步提高，可以进行多射向、多轨道卫星的发射。截至2004年4月，中心拥有两个自成系统的发射工位，可以发射不同类型的长征运载火箭，既能将大吨位的卫星送入同步转移轨道，也能将小卫星送入太阳同步轨道。文昌卫星发射中心文昌卫星发射中心（简称WSLC)：位于中国海南省文昌市龙楼镇境内，是中国首个滨海发射基地，也是世界上为数不多的低纬度发射场之一。目前该发射中心已经对外开放。该发射中心可以发射长征五号系列火箭与长征七号运载火箭，主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射任务。作为低纬度滨海发射基地，文昌航天发射场不仅可用于满足中国航天发展的新需要，还能借助接近赤道的较大线速度，以及惯性带来的离心现象，使火箭燃料消耗大大减少（同型号火箭运载能力可增加10%），亦可通过海运解决巨型火箭运输难题并提升残骸坠落的安全性。文昌卫星发射中心在酒泉、太原、西昌等现有航天发射场的基础上，融合了当今世界航天领域最先进的设计理念和最新技术，包括信息化、智能化、环保诉求等创新元素都贯穿融入发射场设计、建设的全过程，以最终建成一个综合发射能力强，安全性、可靠性和信息化程度高，生态环保、世界一流的现代化新型航天发射场。航天发射场建成使用后，酒泉卫星发射中心将承担返回式卫星、载人航天工程等发射任务，太原卫星发射中心主要承担太阳同步轨道卫星发射任务，西昌卫星发射中心将主要承担应急发射任务，四大发射中心将形成互补关系。种子岛航天中心位于日本本土最南部种子岛南端，建成于1974年，主要用于发射试验卫星和应用卫星。种子岛，日本九州地区鹿儿岛县南部海面上漂浮的一个远离陆地的小岛，面积445平方公里。这里是当年铁炮传入日本时的登陆地，也是日本最早开始制造火绳枪的地方。不过，对外国人来说，了解种子岛是因为这里有日本最大的航天设施——种子岛宇宙中心。2007年9月14日，日本“月亮女神”绕月卫星从这里启程探月。斯里哈里科塔发射场斯里哈里科塔发射场位于印度南部东海岸的斯里哈里科塔岛，这里气候受西南季风和东北季风影响，10、11月份是大雨季节，但一年内多数月份阳光充足，天气晴朗，可以进行室外静态试车和发射试验。该发射场于1977年正式使用，是印度的导弹试验和卫星发射场。1971年10月9日和10日斯里哈里科塔发射场开始正式投入使用，发射了三枚罗希尼探空火箭。1979年8月10日首次发射了SLV火箭，但由于二子级制导系统出现故障，未能把40公斤重的卫星送入近地轨道。1980年7月18日用SLV火箭第二次发射印度自己的卫星获得成功，把卫星送入300/900公里的轨道。1981年5月31日第三次发射获得部分成功。运载火箭海上发射平台海上发射是国际航天界酝酿多年的一种新的火箭发射方式，已经成为现实。美国在夏威夷东南约2300千米的赤道洋面进行了首次演示性发射。海上发射技术可以弥补国家或省份缺少发射中心或地理以及环境影响所带来的不足，廉价而适用的海上发射服务不仅是海军的需要,也是国家乃至世界的需求，俄罗斯、美国、挪威、乌克兰、日本等国正在加紧研发。我国的长征11号固体运载火箭也正在准备进行我国第一次运载火箭海上发射试验。美国海上发射系统包括：发射平台长132米，宽67米，原为北海油田的一座石油钻井平台，遭火灾破坏，经挪威夸纳海事公司负责修复并改建成发射平台，定名为“海洋奥德赛”，重达3.1万吨。平台配有两套动力装置使它具有自主航行的能力，航速可达12节左右。海上发射场平台上新建的空调厂房可容纳多枚火箭，并可为20名工作人员提供全套生活保障设施。平台为半潜式，下方有两排浮筒，当准备发射之前，浮筒会灌入大量海水，从而下潜到发射压载深度，排水量也会提高到4.6万吨，通过这种方式增加发射时的稳定性。总装指挥船(ACS)长201米，排水量为3.4万吨，可容纳240名船员。甲板下有一长度67米的巨大车间用于存放和组装工作，能并排存放3枚完成总装的火箭，而且每枚火箭周围都有足够的工作空间。由挪威夸纳海事公司提供，用以进行火箭的总装，并实施发射指挥。基地港设在美国加利福尼亚州长滩,由美国波音公司负责管理。运载火箭空中发射平台空中发射是利用飞机将运载火箭空运到某一指定发射空域，在较高的高度和速度的情况下与运载火箭分离，运载火箭自由飞行几秒后，第一级发动机点火，最终将有效载荷送入指定轨道。随着质量喷射预压冷却技术的应用，飞机的脉冲推力得到明显增强，使得运载火箭可以获得更高的飞行速度，为空中发射提供了可能。载机作为第一级运载器，载机的性能指标直接影响到上面级的运载能力。首先是载机的最大起飞质量，这关系到载机能装载运载火箭与有效载荷的质量。同时还要考虑载机装载耗油的多少，越多则飞行半径越大，可以选择的发射点就越多。在预先设计时，要予以综合考虑。其次是载机的最大飞行速度和最大使用升限。在上面级火箭与载机分离时，载机的飞行速度和高度越高，其带来的速度增量也越高，对火箭运载能力的提高是很显著的。运载火箭由于空中运输空间和载重的限制，需要选择合适的火箭尺寸和质量。为了保证运输和发射过程的安全性，需要对现有地面的低温加注以及液压系统进行改进，通常运载火箭会采用固体推进剂。根据运载火箭在运输途中以及发射时与载机的相对位置，可行的组合方式可分为3种：1）背驮式，火箭固定在载机主机体正上方，尾部朝向载机尾翼；2）肚装式，火箭装载于载机机舱内，尾部朝向舱门；3）下挂式，火箭悬挂于机腹或机翼下方，尾部朝向载机尾部。应选择适用于载机和运载火箭的组合方式，同时要考虑经济实用性。运载火箭姿态稳定技术在地面发射时，运载火箭在点火前处于稳定的姿态。但是对于空中发射，运载火箭在与载机分离后点火前的一段时间内，姿态处于不受控制的状态。采用何种方法保持运载火箭的姿态稳定，以使火箭保持准确的射向和合适的姿态点火，是非常重要的。运载火箭制导技术对空中发射任务来说，能够给出卫星目标轨道，但不能确定载机对运载火箭实施发射的地点、时间、状态，因而不能给出运载火箭的标准弹道和关机时间等参数。运载火箭的点火状态只能由实时测量得到，这就需要运载火箭具有实时的弹道解算和自主制导能力。测量控制技术首先，空中发射的机动性使得能够利用到的地面测控能力是未知的；其次，测控系统需要对发射过程进行全程监视，必要时进行合理的安控；最后，对点火点运载火箭参数精密测量。考虑到以上三点需求，应研究多方面的测量控制手段。相关配套技术为了加大飞行半径，需提高发射点选择面的空中加油技术、空中发射测试技术、载机运载火箭分离技术等。美国运载火箭美国运载火箭包含有雷神运载火箭、大力神系列运载火箭、德尔塔系列运载火箭、土星号登月火箭、飞马座运载火箭、宇宙神运载火箭、猎鹰9号运载火箭、SLS运载火箭。把美国第一颗人造卫星探险者1号送上太空飞行的，是著名火箭专家冯·布劳恩主持研制的丘比特C运载火箭。1958年1月31日，布劳恩用丘比特导弹改装的运载火箭，开辟了美国征服太空的新纪元。此后，美国先后用几种中程和洲际导弹，经过改进研制成为雷神、宇宙神、大力神以及德尔塔等几种不同用途的运载火箭。土星5号火箭土星号登月火箭是1961年4月20日，美国总统提出研制登月火箭的设想。1961年4月20日，在火箭专家布劳恩的主持下，开始实施土星巨型登月火箭研制计划。具体研发过程如下：1964年至1967年，相继研制成功土星1、土星1B、土星5等几种型号。1964年，研制成功土星1号两级火箭。火箭长38.1米，直径5.58米，发射重量502吨，近地轨道的有效载荷为10.2吨。它曾用来试验发射阿波罗飞船模型。1966年，研制成功它的改进型土星1B号两级火箭。火箭长68.3米，直径6.6米，发射重量590吨，最大有效载荷18.1吨。1966年到1975年，共发射9次，除做运载阿波罗飞船试验外，还3次将宇航员送上天空实验室空间站和1次发射阿波罗载人飞船与前苏联的联盟号飞船对接联合飞行。1967年，世界上最大的运载火箭土星5号问世。它是三级火箭，长85.6米，直径10.1米，起飞重量2950吨，近地轨道的有效载荷达139吨，飞往月球轨道的有效载荷为47吨。1967年到1973年，共发射13次，其中6次将阿波罗载人飞船送上月球，在航天史上写下了最为光辉的一页。大力神系列火箭大力神系列火箭由马丁·玛丽埃特（MartinMariettaMaterials）公司研制生产，共有6种型号，现已全部退役。大力神3火箭长45.75米，直径3米，发射重量680吨。各型大力神火箭的有效载荷分别是：3A为3.6吨，3B为4.5吨，3C、3D、3D和3E均为15吨。最大的大力神34D长达62米，最大直径5米，发射地球同步转移轨道卫星的运载能力达4.5吨。大力神系列火箭至今已有150多次发射纪录。它主要发射各种军用卫星，也发射了太阳神号，海盗号，旅行者号等行星和行星际探测器。德尔塔系列火箭德尔塔系列火箭由美国科麦道公司研制生产，至今已发射560多次。德尔塔号三级火箭有两种型号，总长38.4米，起飞重量分别为220吨和230吨。一种的同步转移轨道运载能力为1.4吨，另一种的同步转移轨道运载能力为1.8吨。德尔塔火箭于1960年5月首次发射，它先后发射过先驱者号探测器、泰罗斯气象卫星、云雨号卫星、辛康号卫星、国际通信卫星Ⅱ和Ⅲ号等。宇宙神系列火箭宇宙神系列火箭，由美国通用动力公司（GeneralDynamics）制造，已连续生产50多年。火箭长25.1米，直径3米，起飞重量120吨。目前经常使用的是宇宙神—阿金纳D号和宇宙神—半人马座号两种型号。前者重129吨，能把2吨重的有效载荷送入500千米高的地球轨道；后者重139吨，近地轨道的最大运载能力为4吨。它们除作为月球号和火星号星际探测器的运载工具外，曾用来发射过通信卫星和水星号载人飞船。自1959年以来，已发射500多次，是使用最广泛的一种运载工具。猎鹰9号火箭猎鹰9号（Falcon9）火箭是美国SpaceX公司研制的可回收式中型运载火箭，运载能力与长征7号相近。猎鹰9号于2010年6月4日完成首次发射，于2015年12月21日完成首次回收。2016年7月18日，猎鹰9号完成新一次的发射并成功回收。当地时间2016年9月1日早上，SpaceX“猎鹰9号”火箭在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地（CapeCanaveralAirForceStation）发射场爆炸。太空探索技术公司于2017年2月18日，用“猎鹰9”火箭发射“龙”货运飞船，为国际空间站送去补给和科学实验设备等。太空发射系统（SLS）太空发射系统SLS(SpaceLaunchSystem)是美国宇航局公布的新型深空探测系统，为美国将来的太空发射系统，重型火箭，长度122米，运载能力达165吨（超过以往任何运载火箭，包括土星五号），为目前人类最先进的运载火箭，搭载猎户座飞船，可将人类送往月球，甚至火星。预计在2018年进行首次发射。未来可将人类送往太阳系任何行星。飞马座号火箭“飞马座”运载火箭是一种采用惯性制导的三级固体有翼火箭，由轨道科学公司（OrbitalSciencesCorp.）和赫尔克里士航空航天公司（HerculesAerospaceCo.）合资组成的风险企业投资并负责研制。轨道科学公司负责“飞马座”火箭研制计划的全面管理、硬件抓总和整个火箭的试验工作；赫尔克里士航空航天公司负责一、二、三子级的发动机和有效载荷整流罩的设计、制造和鉴定。“飞马座”运载火箭还是美国第一种由载机运送到高空并从空中发射的运载火箭。它不受地理条件的限制，可从不同的机场起飞和地球上空任何地点发射，不仅能够增加发射窗口时间，还能扩大轨道倾角范围。地面辅助设备极少，发射操作简单，因而具有很大的使用灵活性。飞马座运载火箭包括标准型和加长型（飞马座XL）两个型号，均为三级固体运载火箭，采用端羟基聚丁二烯推进剂。标准型飞马座全长15.5m，直径1.27m，翼展6.7m，起飞质量18.886t，起飞推力498.2kN；极地轨道运载能力272kg，近地轨道运载能力408kg；在720km的极地轨道上，入轨精度为倾角偏差0.2°、高度偏差36km。加长型飞马座XL是在基本型的基础上通过加长一、二级和提高性能发展而来的，全长16.9m，起飞质量23.13t，近地轨道运载能力443kg。发射标准型飞马座火箭的载机为改装的B-52轰炸机，运载火箭吊挂在机翼下。加长型飞马座XL使用改装的L－1011飞机作载机，火箭吊挂在载机腹部。发射时，火箭由载机携带至预定地点上空投放，自由下落5s后点火，投放时飞机高度约11900m，飞行速度0.8Ma（马赫）。东方号运载火箭“东方号”系列火箭是世界上第一个航天运载火箭系列，它包括“卫星号”、“月球号”、“东方号”、“上升号”、“闪电号”、“联盟号”、“进步号”等型号，后四种火箭又构成了“联盟号”子系列火箭。1961年4月12日把世界上第一位宇航员加加林送上地球轨道飞行并安全返回地面。“东方号”运载火箭是对“月球号”火箭略加改进而构成的，主要是增加了一子级的推进剂质量和提高了二子级发动机的性能。这种火箭的中心是一个两级火箭，周围有四个长19.8米，直径2.68米的助推火箭。中心两级火箭，一子级长28.75米，二子级长2.98米，呈圆筒形状。发射时，中心火箭发动机和四个助推火箭发动机同时点火。大约两分钟后，助推火箭分离脱落，主火箭继续工作两分钟后，也熄火脱落。接着末级火箭点火工作，直到把有效载荷送入轨道。东方号火箭因发射“东方号”宇宙飞船而得名。联盟号系列火箭“联盟号”火箭是“联盟号”子系列中的两级型火箭，通过挖掘“东方号”火箭一子级的潜力和采用新的更大推力的二子级研制而成。因发射联盟系列载人飞船而得名。质子号系列火箭“质子号”系列运载火箭是前苏联第一种非导弹衍生的、专为航天任务设计的大型运载器。在“能源号”重型火箭投入使用以前，该型号是前苏联运载能力最大的运载火箭。“质子号”系列共有三种型号：二级型、三级型和四级型。二级型“质子号”共发射了三颗“质子号”卫星，此后便停止使用。三级型“质子号”主要用于“礼炮号”、“和平号”等空间站的发射。四型级“质子号”主要用于发射各种大型星际探测器和地球同步轨道卫星。能源号运载火箭“能源号”运载火箭是前苏联的一种重型通用运载火箭，是目前世界上起飞质量与推力最大的火箭，也是苏联运载火箭发展的一个里程碑。“能源号”运载火箭的主要任务有：1.发射多次使用的轨道飞行器2.向近地空间发射大型飞行器、大型空间站的基本舱或其它舱段、大型太阳能装置3.向近地轨道或地球同步轨道发射重型军用、民用卫星4.向月球、火星或深层空间发射大型有效载荷“能源号”运载火箭长约60米，总重2400吨，起飞推力3500吨，能把100吨有效载荷送上近地轨道。火箭分助推级和芯级两级，助推级由四台液体助推器构成，每个助推器长32米，直径4米，芯级长60米，直径8米，由四台液体火箭发动机组成。发射时，助推级和芯级同时点火，助推级四台助推火箭工作完毕后，芯级将有效载荷加速到亚轨道速度，在预定的轨道高度与有效载荷分离。然后有效载荷靠自身发动机动力进入轨道。第聂伯号火箭第聂伯号运载火箭，是俄罗斯与乌克兰在R-36M洲际弹道导弹（北约代号SS-18“撒但”，START-1中称为RS-20）基础上改造而成的一种运载火箭。R-36M是苏联所研制的最大的重型陆基洲际导弹。按美苏第一阶段削减战略武器条约，这种导弹应被销毁，俄罗斯与乌克兰两国政府开发了这种导弹的商业价值，对将其改装为商用运载火箭进行了专门研究，于是产生了第聂伯号火箭。第聂伯号的发射服务提供商是ISCKosmotras公司，这是一家俄罗斯、乌克兰和哈萨克斯坦的合资企业。市场开发交由美国企业ATK锡奥科尔公司进行。由于火箭的发射费用非常低廉（仅有800~1100万美元），所以很有竞争力。它的几次重要发射如下所示：1999年4月21日，将一颗名为UoSAT-12的小卫星成功送入轨道。2013年11月21日，俄罗斯用一枚“第聂伯”运载火箭顺利发射了多颗卫星。根据计划，本次发射的一颗意大利卫星在入轨一个月后，还将释放出其携带的多颗子卫星，使发射载荷总数达到32个，超过美国之前的19日“一箭29星”的世界纪录。2014年6月，“第聂伯”运载火箭将发射33颗卫星包括俄罗斯、哈萨克斯坦、西班牙、沙特阿拉伯、日本、意大利、加拿大、美国、荷兰以及阿根廷的卫星。欧洲航天局运载火箭第二次世界大战后，许多欧洲科学家离开西欧到美国工作。虽然上世纪50年代的繁荣使得西欧国家能够投资太空领域的研究，西欧科学家发现单个的国家项目将不能与两个超级大国竞争。1958年，在“旅行者号”发射后仅一个月，EdoardoAmaldi和PierreAuger(当时的西欧科学界最突出的两个成员）开会讨论成立一个共同的西方欧洲空间局，出席会议的代表来自八个国家。西欧国家决定设立两个不同的机构，一个关注发展发射系统ELDO（欧洲发射发展组织），和欧洲航天局的前身ESRO（欧洲太空研究组织）。从1968年到1972年，ESRO发射了七颗研究卫星。1975年，ESRO与ELDO合并，成立了现在的欧洲航天局（ESA）。当时有10个创始成员国：比利时、丹麦、法国、德国、意大利、荷兰、西班牙、瑞典、瑞士和英国。1975年，欧洲航天局完成了它的第一个重大科技任务，COS-B，一个监测宇宙中伽玛射线辐射的太空探测器。欧洲航天局加入了美国航天局的IUE项目，于1978年发射世界第一架高轨望远镜，并成功运营了18年。之后又完成了许多成功的地球轨道项目，并在1986年开始了第一次深空任务Giotto，研究彗星Halley和Grigg–Skjellerup。著名的测绘任务Hipparcos是在1989年完成的。而在20世纪90年代，太阳和太阳风层探测器，Ulysses和哈勃太空望远镜都是和美国航天局共同完成的。最近与美国航天局合作的科学任务包括Cassini–Huygens号探测器。2002年以来，欧洲航天局大大加快了太空开发项目，“惠更斯”着陆土卫六，“智慧一号”飞向月球，“火星快车”环绕火星运行，欧洲航天局似乎取得了辉煌的成就，但它的火箭技术严重制约了航天技术的发展，这就需要在火箭研发上继续开拓。阿丽亚娜运载火箭欧洲航天局成立伊始，就把发展火箭技术当作首要目标，为此由11个国家参与组建，成立了阿里亚娜空间公司，它专门负责经营并发射阿丽亚娜系列运载火箭。阿丽亚娜系列运载火箭它最早的型号是阿里亚娜1型火箭，这种火箭能将1.85吨的有效载荷送入地球同步转移轨道，或将2.5吨有效载荷送入轨道高度为790公里的太阳同步圆轨道。现在阿里亚娜火箭已经过渡到5型家族时代，它是被广泛使用的型号。阿里亚娜5型火箭是欧洲航天局为了适应市场需求，大力改进开发的火箭品种，跟上几个型号的发展历程近似，阿丽亚娜5型火箭也走过了一段曲折不平的道路。1996年6月4日，首次鉴定发射因火箭导航系统发生故障而失败1997年10月30日，第二次鉴定发射又因火箭发动机提前关闭致使两颗模拟卫星未能进入预定轨道2001年7月12日，第10枚阿丽亚娜5型火箭在发射时，火箭最高上面级推进器提前熄火，导致两颗卫星没能送入预定轨道2002年3月1日，第11枚阿丽亚娜5型火箭的发射终于取得了成功法国巴黎时间2011年4月22日，欧洲阿丽亚娜5型火箭携带两颗通信卫星，从法属圭亚那库鲁航天发射中心发射升空。根据欧洲阿丽亚娜空间公司的电视直播，这枚火箭搭载的是阿联酋AlYah卫星通信公司的YahsatY1A型通信卫星和国际通信卫星组织的新拂晓卫星。阿丽亚娜6型火箭，是一种低成本运载火箭，地球同步轨道有效载荷运载能力为3-6.5吨。由于采用小尺寸和全新技术，发射成本将比“阿丽亚娜5型火箭”降低30%，以更高的效率和具有竞争力的成本适应新的市场变化。阿丽亚娜6型火箭预计于2021年至2022年间首次发射，适用于搭载重量为3吨到6.5吨之间的卫星。织女运载火箭在2005年以前，欧洲航天局就意识到，他们需要一种发射推力不高的火箭，主要用于发射小质量的地球观测卫星和各种科研卫星。这种火箭应该是阿里亚娜火箭的小弟弟，它已被列入研发日程，但是这种火箭却不从属于阿里亚娜家族，这种火箭的名字叫做“织女星”。“织女星”火箭具有较小的推力，它全长30米，直径3米，发射重量为130吨。织女星运载火箭将由4个推进级组成，包括3个固体推进级和1个可重新点火的液体推进级。该火箭可以将1.5吨的有效载荷送入距地高700公里的极地轨道，或将1.2吨的有效载荷送入距地高1200公里的太阳同步轨道。欧洲航天局认为，“织女星”火箭的整体性能优于同类型火箭，该型号火箭于2012年2月成功进行了首次发射。日本运载火箭H-2A是日本研制的新一代运载火箭，目前主要包括H2A-202、H2A-2022、H2A-2024、H2A-204等4种型号，GTO运载能力从4.15t到6t不等。日本三菱重工负责火箭的机体、发动机等的组装和发射的准备工作，石川岛播磨重工负责提供向发动机输送燃料的涡轮泵，IHI航空航天公司负责制造固体火箭助推器，川崎重工承造卫星整流罩，NEC、日本航空电子公司等单位也参加了H2A的开发与研制。日本的运载火箭技术来自美国“Delta”系列运载火箭。通过购买“Delta”运载火箭的技术进行研制，日本掌握了大型固体火箭发动机技术和液体火箭发动机技术，先后开发出L、M、N、H系列运载火箭。H2A火箭是H系列火箭的最新型，能够代表日本重工业整体实力。早期的“Delta”火箭