多级火箭

　3、【多级火箭】（multistage rocket）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。多级火箭尾部最初一个先工作，工作完毕后与其他的火箭分开，然后第二个火箭接着工作，依此类推。由几个火箭组成的就称为几级火箭，如二级火箭、三级火箭，等等。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。由于单级火箭在实际运用上很难达到实现宇宙飞行所必需的宇宙速度，因此需要采用多级火箭来解决这一问题。多级火箭可以是串联式的、并联式的或串并联式的，但常用的形式是串联和串并联。在"长征"系列火箭中，长征二号E、长征二号F和长征三号B是串并联式火箭，而其余的"长征"系列火箭则都是串联式火箭。多级火箭的优点是：(1)多级火箭在每级工作结束后可以抛掉不需要的质量，因而在火箭能够获得良好的加速性能，逐步达到预定的飞行速度。(2)多级火箭各级发动机是独立工作的，可以按照每一级的飞行条件设计发动机，使发动机处于最佳工作状态，从而也就提高了火箭的飞行性能。(3)多级火箭可以灵活地选择每一级推力的大小和工作时间，以适应发射轨道的要求。人造卫星进入飞行轨道的速度达到7.9km/s时才不会掉到地面上来；飞到月球上去的星际飞船，速度要达到11.2km/s；如果要飞到其他行星上去，速度还要大一些。把它们送入太空都需要使用多级火箭。

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　　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。其中的一个火箭先工作，工作完毕后与其他的火箭分开，然后第二个火箭接着工作，依此类推。由几个火箭组成的就称为几级火箭，如二级火箭、三级火箭，等等。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。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。