火箭

[拼音]：huojian

[外文]：rocket

依靠火箭发动机向后喷射工质产生的反作用力而推进的飞行器。它自身携带燃料与氧化剂，不需要空气中的氧助燃，既可在大气中，又可在没有大气的外层空间飞行。现代火箭是快速远距离投送工具，可用于探空，发射人造卫星、载人飞船、航天站以及助推其他飞行器等。它用于投掷弹头，便构成火箭武器，其中可制导的又称为导弹。

资料一

简史

火箭起源于中国，是中国古代重大发明之一。古代中国火药的发明与使用，给火箭的问世创造了条件。北宋后期，民间流行的能升空的 “流星” （后称“起火”），已利用了火药燃气的反作用力。按其工作原理，“起火”一类的烟火就是世界上最早的用于玩赏的火箭。南宋时期，出现了军用火箭。到明朝初年，军用火箭已相当完善并广泛用于战场，被称为“军中利器”。明代初期兵书《火龙神器阵法》和明代晚期兵书《武备志》以及其他有关中外文献，均详细记载了中国古代火箭的形制和使用情况。仅《武备志》便记载了20多种火药火箭，其中的“火龙出水”已是二级火箭的雏型（见中国古代火箭）。

中国火箭传到欧洲之后，曾被列为军队的装备。但早期的火箭射程近，射击散布太大，被后来兴起的火炮所取代。第一次世界大战后，随着技术的进步，各种火箭武器又迅速发展起来，并在第二次世界大战中显示了威力。

19世纪末20世纪初，液体燃料火箭技术开始兴起。1903年，俄国科学家Κ.Э.齐奥尔科夫斯基提出建造大型液体火箭的设想和设计原理。1926年，美国火箭技术科学家R.H.戈达德试射了第一枚无控液体火箭。1944年，德国首次将有控弹道式液体火箭V-2用于战争。 第二次世界大战后，苏联和美国等相继研制出包括洲际导弹在内的各种火箭武器和运载火箭。在发展现代火箭技术方面，德国工程师W.von布劳恩，苏联科学家С．П．科罗廖夫和中国科学家钱学森等都作出了杰出的贡献。

1949年中华人民共和国成立后，组建了研制现代火箭的专门机构，在“独立自主，自力更生”的方针指导下，卓有成效地研制出多种类型的火箭，并于1970年用“长征” 1号三级火箭成功地发射了第一颗人造地球卫星（见图）。1975年，用更大推力的火箭──“长征”2号(见彩图)，发射了可回收的重型卫星。1980年，向南太平洋海域成功地发射了新型运载火箭。1982年，潜艇水下发射火箭又获成功。特别是1984年4月8日和1986年2月1日，用装有液氢液氧发动机的“长征”3号火箭(见彩图)，先后发射地球同步试验通信卫星的成功表明，火箭发源地的中国，在现代火箭技术方面已跨入世界先进行列。

分类与组成

火箭通常可分为固体与液体火箭，有控与无控火箭，单级与多级火箭，近程、中程与远程火箭等。火箭的种类虽然很多，但其组成部分及工作原理是基本相同的。除有效载荷外，有控火箭必不可少的组成部分有动力装置、制导系统和箭体。

是发动机及其推进剂供应系统的统称，是火箭赖以高速飞行的动力源。其中，发动机按其工质，可分为化学火箭发动机、核火箭发动机、电火箭发动机等。当前广泛使用的是化学火箭发动机，它是靠化学推进剂在燃烧室内进行化学反应释放出的能量转化为推力的。在发动机效率相同的情况下，单位时间内燃烧与喷射的物质越多，喷射速度越大，发动机推力就越大。在推力相同的情况下，结构重量越轻，单位时间内消耗推进剂越少，发动机性能就越高。推力与推进剂每秒消耗量之比称为比推力，它是鉴定发动机性能的主要指标。比推力越大越好，其大小与发动机设计、制造水平有关，但更主要的是取决于选用什么推进剂。火箭发动机推力的大小，是根据其特点和用途选定的，小到以毫克计，如电火箭发动机；大到上千吨，如美国航天飞机的固体助推发动机（见导弹推进系统）。

有了足够的推力，火箭便可克服地球引力而飞离地面。但对有控火箭而言，为保证在飞行过程中不致翻滚，而且准确地导向目标，还需有制导系统。该系统的功用是实时地控制火箭的飞行方向、高度、距离、速度以及飞行姿态等，亦即控制火箭的质心运动和绕质心的转动（俯仰、偏航与滚动），使火箭稳定而精确地飞抵目标（见导弹制导系统）。制导系统地日臻完善和精度的迅速提高，是现代火箭技术的一大特点。

是火箭另一个不可缺少的组成部分，火箭的各个系统都安装其上，并容纳大量的推进剂。箭体结构除要求具有空气动力外形外，还要求在完成既定功能的前提下，重量越轻越好，体积越小越好。在起飞重量一定时，其结构重量轻，则可得到较大的飞行速度或距离。火箭发动机熄火点的理想速度（不计速度的重力损失与空气阻力损失）V_k可表示为： ，式中ω代表推进剂燃气的有效流速，其大小取决于发动机的性能；，M_k代表熄火点的火箭质量，主要是箭体结构质量；M_o代表起飞时的火箭质量。

从上式可以看出，当火箭起飞质量M_o一定时，M_k越小， μ_k小，则末速V_k越大，即飞行距离越远；或者当飞行距离一定时，M_k小，M_o亦小，即火箭可以造得小些。

减轻箭体结构重量的途径，除设计技巧和工艺方法外，结构材料和结构型式的选择也很重要。从结构材料看，钢材比铝材强度高得多，但因钢的比重几乎是铝的3倍，因而论比强度（强度极限σ_b与比重γ之比），铝合金比钢反而更优越，具有同样功能的箭体结构，铝合金制的比钢的轻。所以，铝合金成为现代火箭箭体的基本材料。另外，比强度很高的非金属复合材料也开始得到应用。从结构型式看，单级火箭比较简单，近、中程火箭多采用这种型式。但要想以较小的起飞重量得到很大速度和飞向宇宙空间，就必须采用多级火箭的结构型式，即在飞行中将已经用过的发动机和推进剂贮箱等及时抛掉，然后起动下一级火箭，以便“轻装前进”。因此，远程火箭及运载火箭一般都由2～4级组成，有些小型火箭为获得高性能，也采用多级结构。

除上述三大系统之外，还有电源系统，有时还根据需要在火箭上安装初始定位定向、安全控制、无线电遥测以及外弹道测量等附加系统。

现状与发展趋势

近40年来，火箭技术得到了飞速发展和广泛应用，其中尤以各种可控火箭武器和空间运载火箭发展最为迅速。从火箭炮到反坦克、对付飞机和舰艇以及攻击固定目标的各类有控火箭武器，均已发展到相当完善的地步，反导弹、反卫星火箭武器也正在研制和完善之中。各类火箭武器正继续向高精度、反拦截、抗干扰和提高生存能力的方向发展。在地地导弹基础上发展起来的运载火箭，已广泛用于发射各种卫星、载人飞船和其他航天器。到80年代初，苏、美两国已经分别研制出六七个系列的运载火箭。其中，美国载人登月的“土星”5号火箭，直径10米，长111米，起飞重量约2930吨，低轨道运载能力为127吨，是当前世界上最大的火箭。运载火箭正朝着高可靠、低成本、多用途和多次使用的方向发展。航天飞机的问世就是这一发展趋势的一种体现。火箭技术的快速发展，不仅将提供更加完善的各类火箭武器，还将使建立空间工厂、空间基地以及星际航行等成为可能。

资料二

在中国历史上，“火箭”一词很久就有了。“火箭”，最早见于《三国志·魏明帝纪》裴松之注引的《魏略》。魏太和二年(228年)，蜀国诸葛亮出兵攻打陈仓，魏守将郝昭“以火箭逆射其云梯，梯然，梯上人皆烧死”。不过，当时的“火箭”，只是在箭杆靠近箭头处绑缚浸满油脂的麻布等易燃物，点燃后用弓弩发射出去，用以纵火。火药发明后，易燃物被火药所取代，出现了火药箭。这与如今人们所见到的用于发射卫星、宇宙飞船等设备的助推器有着根本的区别。

北宋是火药和火器用于战场的较早时期。在北宋以前，五代末期可能有的地区开始使用火药，并制出初期的火器。北宋初期，由于作战的需要，统治者对兵器制造极为重视。除常规武器外，当时的火器主要是靠弓弩发射的火药纵火箭和靠抛石机投出的各类火球（火药包）。除了制造火药武器，北宋还设“广备攻城作”，管理火药、猛火油等多个作坊。

北宋后期，民间流行一种能高飞的“起火”，它就是利用了火药燃烧后的反作用力，这些“起火”类似于玩赏的火箭。南宋时期，特别是12世纪中叶，这项技术开始大规模用于战场，出现了最早的军用火箭。当时，由于宋朝迁都，汴京等地的一些火药、火器作坊和工匠被金朝军队占有，金军反过来利用火药攻打南宋。此后，蒙古人消灭了金朝，蒙古军队也掌握了火器技术。在十二、十三世纪，南宋、金和蒙古三个政权相互交战，彼此都使用火器。当时的一些主要战场上，总是硝烟弥漫、火光冲天。据史料记载，1161年，金朝皇帝完颜亮率水军在采石镇（今安徽省当涂北）附近的长江江面上与南宋大将虞允文指挥的水军发生激战。完颜亮在岸北先行抢渡，然后再拍军队渡江攻占采石，然后举兵到建康府（今南京）。不料采石的军民在虞允文的指挥下，奋力应战。宋军将抵至南岸的金军船队七十艘拦腰切断，用轻快战船冲击敌舟，使其沉没。宋军还从船上发射霹雳炮，致使对方伤亡很大。这种武器由纸筒做成，内置发射药和爆药，并混有石灰屑。药线点燃后，燃烧喷出火焰，借反作用推力将武器射向敌舟，然后引燃炸药，纸筒炸裂后，石灰散发出大量的烟雾，使金军睁不开眼。宋军趁乱火烧其余敌船，射杀有生力量，取得采石大捷。这种霹雳炮落到江面时，还可在水面上爆炸，这种武器实际上是火箭弹。

明朝时期的火箭继承宋、金、元火箭技术并将其发扬光大。明初，朱元璋就将火箭派上战场，此后明军有对火箭进行改进和创新。朱元璋及其继承者都很重视包括火箭在内的火器，它们被称为“神器”，装备在马、步、水军等常备军中。而且，明代军制至明成祖朱棣时更为完备，设火药局制造各种火药，设兵仗局和军器局负责制造各种火器，而神机营则负责操练军士使用火器，内库负责贮存武器。这些机构由内臣掌握，禁止泄露技术机密，京外卫所不得擅自制造。

燕王朱棣在“靖难之役”中，率领军队在河北的白沟河同建文帝的军队作战时，曾遭到“一窝蜂”火箭的射击，这是中国最早将“喷气火箭”用于战争的记载。此后各种单级喷气火箭日益增多，有单发和多发两大类。

明朝时，还制造了世界上最早的二级火箭：“火龙出水”。明朝书籍《武备志》绘有“火龙出水”图。该火箭在发射时，先点燃头尾两侧的四支大火箭，推动火龙在距水面三四尺高度飞行，如火龙出于水面，该火箭飞行距离可达三四里。四支火箭燃烧将完时，引线引燃龙腹内的小火箭，由龙口飞出，飞向目标，可使敌方“人船俱焚”。

明代中期，由于沿海倭寇滋扰，明朝的火器技术更加发达。戚继光在东南沿海抗倭时，创制了飞刀箭、飞枪箭、飞剑箭三种喷气火箭，统称“三飞箭”。这三种火箭用长六尺的坚硬荆木制作，箭镞长五寸，分别制成刀、枪、剑形锋刃，能穿透铠甲。箭镞后部绑附长七至八寸、粗两寸的火药筒。作战时，将火箭装在木架上，手托箭尾，点着火药筒的药线，对准敌人射去，这些武器在水陆作战都可使用。这三种火箭在戚家军水兵营的十艘战船上装备了两千多支，在车炮营、骑兵营和步兵营中，共装备了四千七百六十支，平均每人四支。

明中叶以后，朝政纲纪不振，火器技术逐步外流，因而民间出现不少这类兵书。例如，伙龙缈、唐顺之的《武编》、戚继光的《纪效新书》、赵士祯的《冲器谱》、王鸣鹤的《登坛必究》、李盘的《金汤借著十二筹》、何汝宾的《兵录》、茅元仪的《武备志》和焦勖的《火攻挈要》等书，这些书籍都对火药、火箭、火炮等火器有详细论述，并附有插图。虽然火箭已在宋、金、元时用之于实战，但对火箭有明确而详细的记载及图样，还是从明朝开始的。

明朝火箭多达几十种，其中有战时用的军用火箭、信号火箭，也有民间用的娱乐火箭。在军用火箭中，大体上可分为四大类：单飞火箭、集束火箭、火箭弹和多级火箭。

有个非常著名的典故叫“万户飞天”，讲的就是明朝时的故事。在后来的航天研究中，故事的主人公“万户”，被称为是中国用火箭载人升天的第一人。15世纪，一位叫万户的明朝官员手执两张风筝，将自己捆绑在座椅上，椅后加装47枚火箭，用蜡烛点燃火箭后升空，不幸的是，万户最终殒命。相较于神话传说中的嫦娥奔月故事，万户的故事极具现实特征。万户虽未成功，但具有划时代的意义，他被誉为火箭飞行第一人。1970年，在英国布赖顿召开的国际天文学会议上，月球背面一座环形山正式以“WanHoo”命名，从此，万户被很多人知晓。如今，西昌航天城附近的主题公园里摆放着万户升天的雕塑。而据说万户是甘肃河西人，如果故事是真实的，万户殒命之处离酒泉并不远。不过，关于这段故事的真假，历来争论很多，甚至主人公的名字也有很多种说法。因为这段故事来源于外国的一些记载，中国人在将其翻译过来时，就翻译成了“万户”，古代曾有过“万户”这种官位，于是人们就判断他是一名官员。但在《明史·兵志》记载：明初，“万户”官职已易名为都指挥使，因此“万户”应该还是指人名。遗憾的是，在翻阅了大量古籍之后，相关的记载依旧空空如也。后来也有人分析，“万户飞天”的故事也许原来只是民间传说，可能是说的“妄图飞天”，西方人不懂“妄图”的意思，还以为是人名，于是记载成了一个人。不管这则故事的真假，从中我们可以知道的是，在古代，有很多人有着飞天梦想，并且已经将火箭的力量与飞天这件事关联起来了。

明朝的火器制造还要提到一个人——赵士祯。赵士祯，浙江乐清人，因当时倭患频发，他深知增强国防力量、改善武器装备的重要性，于是赵士祯决心研制出精良的火器装备官军。万历二十四年（1596年），赵士祯在一位温州籍将领那里见到西洋番铳，赵士祯深受启发。恰好当时有一个土耳其人寓居在北京，名叫朵思麻，赵士祯得知他原是土耳其专门管理火器的官员，赵士祯便特意登门求教，学习土耳其的火器技术。朵思麻将自己收藏的鸟铳拿给赵士祯看，并且详细讲解了鸟铳的制造和使用方法。赵士祯搜集和积累了火器研制方面的大量资料和经验。1597年，赵士祯给皇帝呈上了《用兵八害》的条陈，建议制造番鸟铳。经兵部商议后，交给京营试制，京营官员便向赵士祯请教试制诸法。赵士祯唯恐京营“制造打放两不如法”，就自己出资，并请朵思麻协助，召集工匠进行试制，终于在1598年研制出四种火器。其中“掣电铳”、“迅雷铳”为当时最先进的武器。

清军的武器装备技术最初比较落后，但在与明军的历次交战中，清军缴获了许多先进的火器，又俘虏一些明军中的技术工匠，令他们为清兵制造各种火器，从而改变了清军武器装备落后的状况。在与明军交战时，清统治者目睹火炮、火枪和火箭等火器的威力，因而对火器的制造和给予了很大的重视。早在天聪五年(明崇祯四年，1631年)，皇太极就下令铸造红夷火炮，在大凌河战役(今辽宁省锦州附近)中，火器发挥了巨大作用。据魏源《开困龙兴记》所述，当时明总兵吴襄率部渡河与清兵应战。清兵则直趋吴襄大营东，“发大炮、火箭攻之。时黑云起，风从西来，襄军乘势纵火将逼我（清）阵。忽大雨反风，襄营毁，先走。”实际上，在这次战役中双方都动用了火炮和火箭，明军最终失利。1634年，守卫鹿岛的明副将尚可喜率部降清，其随军火器尽为清兵所有。康熙帝非常重视火器，在他铲平“三藩”割据、统一中国和抗击沙俄侵略的过程中，他所统率的骑兵和军中火器也助力不小。

此后，由于战事较少，史书中关于使用军事火箭的记载亦不多。不过，魏源的《征缅甸记》记载了清军与缅甸军队交战的情况。乾隆二十年（1755年），缅军一度进入车里地区，朝廷谕大学士杨应琚率军以连环炮和缅军的象驼炮交战。乾隆二十二年（1757年），经略（官职，主管军事）傅恒领满、汉精锐数万，“京城之神机火器、河南之火箭、四川之九节铜炮、湖南之铁鹿子……皆刻期云集”，与缅军在大金沙江展开了激战。在这次战役中，清军使用了火炮、火枪和火箭等武器。乾隆皇帝以后，清军继续制造火箭，贮于内库以备应用。

同明朝一样，清朝也在京师设火器营，进行操练，后期更设火箭营。据袁宫桂的《洴澼百金方》记载，清朝除保留明朝流传下来的部分单发式和多发式火箭外，传统火箭大都可归为下述两类：一是短轻型，筒长四寸，装药二两五钱，箭杆长三四尺，箭镞长二寸，一般射程可达六百至七百步。二是长重型，筒长七寸，径二寸，箭杆长六至七尺，镞长五寸，总重二斤，射程为三百步。

清朝的火笼箭、九笼箭或一窝蜂，也属于集束火箭。这些火箭先用竹篾编成长四尺（132厘米左右）的竹笼，“口大尾小，纸糊油刷，以防风雨。内编横顺阁箭，竹口三节，旁留小眼，穿药线总内起火箭上。每简装十七八支，或二十支”，点燃总药线后，筒内火箭齐发。

鸦片战争后，中国人逐渐意识到传统火箭已趋落后，一些爱国知识分子为改变在装备上落后挨打的局面，全力探研先进军事技术，丁拱辰就是其中一位。丁拱辰，福建泉州晋江人。嘉庆五年（1800年），他出生于一个商人家庭，父亲丁宗璧常到外地经商，但收入仅供养家糊口。后来，家道好转，父亲见他好学，就花钱为他捐了一个“监生”。丁拱辰17岁时，随父亲到浙江、台湾等地经商。道光十一年（1831年），丁拱辰随海舶出国经商，他先后到达吕宋岛和波斯、阿拉伯等地，大大开拓视野。回国不久，英国即发动鸦片战争。这时，林则徐在广东积极筹措抵抗侵略，强调“师夷长技以制夷”，学习西方先进军事技术。丁拱辰见到在战争中清军使用的旧式大炮“似未合度”，且炮法未精，发射炮弹“多无准”，在战争中处于劣势，就开始著述火炮知识，取书名为《演炮图说》。书稿写成后，丁拱辰即携带书稿及测量炮位高低的象限仪于道光二十一年（1841年）闰三月呈交前任两广总督邓廷桢，并由邓廷桢转呈驻广东的靖逆将军奕山。奕山看到这本书讲求演炮准则并配合火药及修筑炮台、铸造炮位等知识，便交与署督粮道西拉本考察施行。西拉本对全书审查后，同丁拱辰讨论实施，并决定由丁拱辰在广州附近监造火炮、配制弹药。当时广东士绅潘仕成捐资制造火炮40门，又从国外买回一批西洋火炮和弹药。丁拱辰通过对比研究，提高了清军火炮的技术水平。而后，丁拱辰不断根据实践经验修改书稿，并最终定稿。道光二十二年（1842年）初，《演炮图说》自费刊行。这是我国近代第一部专门介绍西方火炮知识的专著，比魏源的《圣武记》早半年刊行于世。但由于当时清政府同英国签订《中英南京条约》，放松武备，因此这部书并不受重视。此书出版后，丁拱辰不断进行修订补充，仍不受清政府重视。丁拱辰见事无可为，便于道光二十五年（1845年）携眷回归故里。咸丰元年（1851年），太平天国运动爆发，军机大臣赛尚阿赴广西镇压，聘丁拱辰到桂林监制火炮。丁拱辰与丁守存等人共同督造各种类型火炮106门，并制造火药、火箭、火喷筒等兵器，均发挥很大作用。丁拱辰以监制有功，晋升知县衔、留原省补用，并赏给五品花翎。监造火炮期间，丁拱辰又写成《演炮图说后编》，在桂林刊印。同治元年（1862年），丁拱辰的同乡龚显曾向倡办洋务的江苏巡抚李鸿章举荐丁拱辰，李鸿章委令丁拱辰到上海襄办军器，研制西洋武器。这时丁拱辰虽年逾花甲，但爱国之心促使他勉力上任。1863年，他将研制西洋武器的心得写成《西洋军火图编》，详细记述西洋军火的构造与制作。此后不久，丁拱辰辞归故里，光绪元年（1875年）去世。