火箭

火箭（英语：Rocket^[1]）是一种依赖发动机向后高速喷射高压气体产生的反作用力向前推进的飞行器。它自身携带全部推进剂（固体或液体燃料和氧化剂），不依赖外界工作介质产生推力，可以在稠密大气层内，也可以在稠密大气层外的太空飞行。^[6]按照火箭所使用推进剂的物理状态，可分为固体火箭、液体火箭、固液混合火箭。^[4]如果火箭携带战斗部，则称为火箭武器；如果有效载荷是测量地球空间环境的科学仪器，则称之为探空火箭；如果有效载荷是人造地球卫星或宇宙飞船，则称之为运载火箭。^[4]运载火箭的主要组成部分有箭体结构系统、动力装置系统和制导系统。^[7]

火箭的技术渊源可一直上溯到中国古代火药火箭。^[4]公元969年，北宋军官岳义方、冯继升造出了世界上第一个以火药为动力的飞行兵器--火箭。^[8]这种火箭的工作原理上与现代火箭没有什么不同。^[8]13世纪中叶，中国的火箭技术传入了欧洲及世界其它地区。^[8]14世纪末，明朝一勇敢者万户尝试借助火箭的推力和风筝的升力实现飞行的梦想。尽管试验失败，但万户被公认是尝试利用火箭飞行的世界第一人。^[8]1903年，俄罗斯人康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基提出了火箭飞行速度同火箭发动机喷气速度、火箭质量、燃料质量关系的公式。^[9]1926年，美国科学家罗伯特·戈达德进行了世界上第一枚液体火箭的发射试验，火箭成功地飞行了50多米。^[10]1942年，德国V-2火箭发射成功。V-2火箭的发射成功把航天先驱者齐奥尔科夫斯基、戈达德和奥伯特等的火箭理论变成了现实。^[11]1957年，前苏联研制出了大型运载火箭苏联一号，并用它成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星，标志着航天运载火箭正式诞生。^[11]2018年，美国太空探索技术公司重型猎鹰运载火箭首次成功发射，并完成了两枚一级助推火箭的完整回收。^[11]运载火箭的回收和重复使用使人类进入了太空探索的新阶段。^[11]

俄罗斯、美国、中国、日本、印度和欧洲空间局已研制成功多种大、中、小运载能力的火箭。^[11]其中，美国研制的航天运载器主要有“先锋号”运载火箭、“丘诺”系列运载火箭、“雷神”系列运载火箭、“宇宙神”系列运载火箭、“德尔塔”。^[12]俄罗斯研制的火箭主要有“东方号”系列运载火箭、“宇宙号”运载火箭、 “质子号”系列运载火箭、 “旋风号”系列运载火箭、“天顶号”运载火箭和“能源号”运载火箭等。^[13]中国自主研制了具有中国特色的长征系列运载火箭。^[14]

“火箭”一词根据古书记载，最早出现在公元3世纪的三国时代，距今已有1700多年的历史了。当时在敌我双方的交战中，人们把一种头部带有易燃物、点燃后射向敌方、飞行时带火的箭叫做火箭。这是一种用来火攻的武器，实质上只不过是一种带“火”的箭，在含义上与我们现在所称的火箭相差甚远。^[10]

发明火药之后，到了宋代，人们把装有火药的筒绑在箭杆上，或在箭杆内装上火药，点燃引火线后射出去，箭在飞行中借助火药燃烧向后喷火所产生的反作用力使箭飞得更远，人们又把这种喷火的箭叫做火箭。这种向后喷火、利用反作用力助推的箭，已具有现代火箭的雏形，可以称之为原始的固体火箭。^[10]

现代火箭的含义是，是指一种自身既带有燃料，又带有助燃用的氧化剂，用火箭发动机作动力装置，可在大气层内飞行，也可在没有空气的大气层外的太空飞行的飞行器。^[10]

火箭是中国古代的重大发明之一。^[8]在公元一世纪，中国人已经掌握了一种由硝石、硫磺和木炭粉制成简单火药的方法。^[15]公元969年，北宋军官岳义方、冯继升造出了世界上第一个以火药为动力的飞行兵器--火箭。^[8]这种火箭由箭身和药筒组成。药筒用竹、厚纸制成，内充火药，前端封死，后端引出导火绳，点燃后，火药燃烧产生的气体向后喷出，以气体的反作用力把火箭推向前，飞行中杀伤敌兵。一种最早的原始火箭在工作原理上与现代火箭没有什么不同。^[8]

公元12世纪中叶，原始的火箭经过改进后，广泛地用于战争。^[8]公元1161年宋军与金兵的“采石之战”中所使用的“霹雳炮”，其实就是一种火箭兵器。当时在中国民间广为流行的能高飞的“火流星”（亦称“起火”），实际就是世界上第一种观赏性火箭。^[8]

13世纪中叶，中国的火箭技术传入了欧洲及世界其它地区。欧洲人最早使用火箭兵器，是在1379年意大利的帕多亚战争和1380年的威尼斯之战中。^[8]公元13世纪以后，中国的火箭兵器在战争中有了很大发展，并发明了许多与现代火箭类型相近的火箭形式。^[8]

据史书记载，14世纪末，明朝一勇敢者万户坐在装有47个当时最大的火箭的椅子上，双手各持一大风筝，试图借助火箭的推力和风筝的升力实现飞行的梦想。尽管这次试验是一次失败的悲剧，但万户被公认是尝试利用火箭飞行的世界第一人。^[8]

近代将火箭用于战争开始于英国人康格列夫。1807年英军围攻丹麦的哥本哈根，发射了康格列夫制造的火箭，烧毁了城内的大部分建筑，使城市一半化为平地。据说在滑铁卢与拿破仑大战中英军也使用了这种火箭。^[8]

现代火箭的发展得益于火箭发动机的发展和液体火箭的诞生。19世纪80年代，瑞典工程师拉瓦尔发明了拉瓦尔喷管，使火箭发动机的设计日臻完善。^[10]

1903年，俄罗斯人康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基出版了《利用喷气工具研究宇宙空间》著作，这本划时代航天史书提出了齐奥尔科夫斯基公式：火箭飞行速度同火箭发动机喷气速度、火箭质量、燃料质量关系的公式。^[16]

1915年，美国人罗伯特·H·戈达德尝试各种类型的固体燃料并测量燃烧气体的排气速度。^[15]1919 年，美国人罗伯特·H·戈达德出版了一本名为《到达极限海拔的方法》的小册子。这是对今天所谓的气象探空火箭的数学分析。 戈达德最早的实验是固体推进剂火箭。^[15]

1923年，赫尔曼·奥伯特出版了一本关于火箭进入外层空间的书。此后，世界各地涌现了许多小型火箭协会。在德国，太空旅行协会（Verein Fur Ra​​umschiffahrt）的成立促成了 V-2 火箭的开发。^[15]1925年11月，美国科学家罗伯特·戈达德研制的液体火箭发动机试验成功；接着，他又于1926年3月16日进行了世界上第一枚液体火箭的发射试验，火箭成功地飞行了50多米。^[10]

1937 年，德国工程师和科学家在沃纳·冯·布劳恩的领导下开始在波罗的海沿岸的佩内明德研制火箭。^[15]1942年10月3日，德国V-2火箭发射成功。V-2火箭最大速度为音速的4.8倍，最大射程320km，最大射高约100km，已经完全飞出了大气层，V-2火箭的发射成功把航天先驱者齐奥尔科夫斯基、戈达德和奥伯特等的火箭理论变成了现实。^[11]

第二次世界大战结束后，出于军事目的，美国和前苏联竞相发展导弹。^[11]运载火箭在导弹技术的基础上发展起来的。^[11]

1957年8月21日，前苏联第一枚洲际导弹SS-6发射成功。以这种洲际导弹的火箭系统为基础，苏联研制出了速度达到8km/s的大型运载火箭苏联一号。^[11]1957年10月4日，苏联用苏联一号三级火箭成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星，标志着航天运载火箭正式诞生。^[11]1958年1月31日，美国用木星-C运载火箭成功地将第一颗人造地球卫星探险者1号送入轨道。^[11]

1961年4月12日，前苏联成功地发射了世界上第一个载人宇宙飞船，加加林成为世界上第一名宇航员。^[8]1970年4月24日，中国用长征一号成功地将东方红一号卫星送入预定轨道，^[14]使中国成为世界上第五个能自主发射卫星的国家。^[14]

到20世纪80年代，前苏联、美国、法国、日本、中国、英国、印度和欧洲空间局已研制成功20多种大、中、小运载能力的火箭。^[11]最小的仅重10.2t，推力125kN，只能将1.48kg的人造卫星送入近地轨道；最大的重2900t，推力33500kN，能将120t重的载荷送入近地轨道。^[11]

1986年，美国轨道科学公司总工程师伊莱亚斯提出了从空中发射“飞马座”运载火箭的设想。从空中发射是用飞机将运载火箭运送到高空后，再将火箭释放，火箭在空中点火飞向预定轨道。^[17]

1990年4月5日，美国首次进行了“飞马座”火箭发射试验。那天是用改装的B-52轰炸机，将“飞马座”火箭送至1.3万米的高空；然后，将其释放，经5秒钟，火箭下降了近100米；接着，“飞马座”火箭开始点火，9分多钟后，它将一颗重191千克的卫星送入584千米、倾角为94°的极轨道，首次发射试验获得了成功。^[17]

1995年，俄罗斯、美国、乌克兰、挪威等国的几家公司成立了一家跨国股份公司，建造一个主要由一座海上石油开采平台改装的海上发射平台和一艘指挥控制船组成的海上发射场。1999年10月19日，乌克兰研制的天顶3号运载火箭在海上平台首次进行了商业发射，顺利地将美国一颗重达3.45吨的直播电视卫星送入预定轨道。^[17]

2002年6月，埃隆·马斯克（ElonMusk）创办了太空探索技术公司。^[11]2010年6月4日，太空探索技术公司研制的可回收式中型运载火箭猎鹰9号完成首次发射。^[11]2010年12月8日，猎鹰9号火箭成功将“龙飞船”发射到地球轨道，这是全球有史以来首次由私人企业向太空发射飞船，开启了太空运载的私人运营时代。^[11]

2015年12月22日（当地时间2015年12月21日），猎鹰9号运载火箭在成功将11枚微型通信卫星送入轨道后，其第一级火箭成功降落。^[11]这是猎鹰9号火箭首次实现发射、回收全过程，同时也是人类第一次实现一级火箭回收。^[11]

2016年4月9日凌晨4时52分，猎鹰九号搭载着龙飞船顺利升空，一级火箭助推器分离之后，一级火箭稳稳降落在海上平台，实现了海上回收的历史性突破。2018年2月7日4点45分，太空探索技术公司的重型猎鹰运载火箭在美国肯尼迪航天中心首次成功发射，并成功完成两枚一级助推火箭的完整回收。^[11]运载火箭的回收和重复使用使人类进入了太空探索的新阶段。^[11]

火箭推进原理依据的是牛顿第三定律：作用力和反作用力大小相等，方向相反。^[18]

火箭是靠火箭发动机向前推进的。火箭发动机点火以后，推进剂（液体的或固体的燃料加氧化剂）在发动机燃烧室里燃烧，产生大量高压气体；高压气体从发动机喷管高速喷出，对火箭产生反作用力，使火箭沿气体喷射的反方向前进。^[18]

固体推进剂是从底层向顶层或从内层向外层快速燃烧的。 而液体推进剂是用高压气体对燃料与氧化剂贮箱增压，然后用涡轮泵将燃料与氧化剂输送进燃烧室。推进剂的能量在发动机内转化为燃气的动能，形成高速气流喷出，产生推力。^[18]

多级火箭的工作原理，就是把几支单级火箭串联或并联在一起，构成一个大的火箭系统。其中的每一级都是一支可以独立工作的火箭，它们各自分阶段地完成飞行任务。^[6]

首先是第一级火箭点火，此时整个火箭便腾空而起；当第一级的推进剂耗尽时，第二级点火工作，同时将第一级的壳体扔掉，此时由于甩掉了一部分已经无用的结构重量，从而使整个火箭轻装前进；当第二级的推进剂耗尽时，第三级点火工作，同时将第二级的壳体扔掉，这样一级接一级，好似接力赛一样，越跑越轻，越跑越快。^[6]直到最后一级火箭工作结束时，将装在末级火箭顶端的航天器进入太空轨道。^[6]

火箭主要的组成部分有结构系统、动力装置系统和控制系统，这三大系统称为运载火箭的主系统，主系统工作的可靠性将直接影响运载火箭飞行的成败。^[19]此外，运载火箭上还有一些不直接影响飞行成败并由箭上设备与地面设备共同组成的系统。^[19]

运载火箭的箭体结构是运载火箭的基体，它把运载火箭各系统组合在一起形成一个完整的整体，^[20]用来维持火箭的外形，承受在地面运输、发射操作和飞行等过程中作用在火箭上的各种载荷，安装连接火箭各系统的所有仪器、设备。^[7]

在设计运载火箭的箭体结构时，应使箭体具有良好的气动外形，以保证运载火箭的飞行性能；在保证箭体结构有足够的强度和刚度条件下，质量要轻；在满足使用要求和可靠的情况下，结构应简单；要有足够的空间用来安装运载火箭上所有仪器、设备，并满足它们正常工作所需的环境条件，如压力、温度和振动等要求。此外，箭体结构还要满足运载火箭在地面操作过程中，便于对箭上的仪器、设备进行检查、测试、维修和更换，在制造过程中有良好的工艺性和经济性等要求。^[20]

液体运载火箭的箭体主要由推进剂贮箱、仪器舱、推力结构、尾段和尾翼、有效载荷整流罩等组件组成。^[20]、

固体运载火箭的箭体结构除了没有推进剂贮箱、箱间段和发动机架外，其他与液体运载火箭的箭体结构基本相同。其中固体火箭发动机的壳体常构成箭体承力结构的一部分。^[20]

液体火箭的推进剂贮箱用来存贮推进剂，它占了箭体很大一部分空间。采用双组元推进剂的火箭有两个贮箱，一个装氧化剂，一个装燃烧剂。如用单组元推进剂，有一个贮箱就够了。^[20]

大多数运载火箭的推进剂贮箱，不但用来存贮推进剂，而且是箭体承力结构的一部分。推进剂贮箱要求密封，装上推进剂后不允许有泄漏。^[20]

用作推进剂贮箱的材料必须与存贮的推进剂相容。所谓相容，就是两者能和平共处：一方面材料能抗推进剂的腐蚀，另一方面材料对推进剂不起物理化学作用，不使推进剂的化学成份或品质发生变化。^[20]

贮箱一般为圆筒形，前后有两个箱底，中间为圆柱形的壳段，用焊接方法把两个箱底与壳段焊成一个圆筒形容器。在两个独立的圆筒形贮箱之间有一个连接段，叫做箱间段。利用箱间段的空间可安装一些仪器或设备，安全自毁系统的爆炸装置常放在这里。^[20]

仪器舱是集中安装控制系统和其他系统的仪器、设备的舱段。运载火箭的仪器舱常安排在箭体靠前端部位，这里离发动机较远，振动小，对仪器设备有利。^[20]

推力结构是用来安装发动机并把推力传给箭体的承力组件，常见的推力结构有构架式结构与半硬壳式结构两种型式。构架式推力结构又叫发动机架。^[20]

尾段在箭体的最后部位，所以称尾段。它不仅是个发动机舱，而且在整个火箭竖立在发射台上时起支撑作用。有的运载火箭在尾段外面还装有尾翼，有的则没有，尾翼起稳定火箭飞行的作用。可以根据运载火箭在大气层内飞行时箭体气动稳定状态，在控制系统方案设计时决定要不要装尾翼。串联式多级火箭在级与级连接的部位还有一个级间段，它是级与级分离的部位。级与级之间分离有两种状态，一种叫热分离，就是上面一级火箭先点火，然后两级之间再分开；一种叫冷分离，就是两级之间先分开，然后上面一级火箭再点火。采用热分离的火箭，其级间段常采用构架式结构，便于在分离前，上面级发动机的火焰可以顺畅排出。箱间段、仪器舱、尾段、尾翼和级间段壳体常采用铝合金材料。发动机架、构架式级间段则由钢管焊接而成。^[20]

有效载荷整流罩位于运载火箭前端。当运载火箭在大气层内飞行时，它用来保护有效载荷不受气动力和气动加热的影响；当运载火箭飞出大气层后，它已不起作用，此时，为减轻火箭质量，整流罩即被抛掉。整流罩应有足够的刚度，且质量要轻，因此常采用蜂窝结构。常用的有铝蜂窝结构、玻璃钢蜂窝结构和碳纤维蜂窝结构。用于运送载人飞船的运载火箭，在其整流罩的上端装有逃逸救生火箭。当运载火箭在飞行中出现不正常情况危及航天员生命时，逃逸火箭立即点火，带着整流罩和整流罩内的载人飞船一起迅速脱离运载火箭，飞向一个安全区。这种整流罩要承受很大的逃逸载荷，因此都采用由高强度铝合金、合金钢和铁合金制成的半硬壳式结构。^[20]

在箭体结构的组成中，还包括一些机构，最常见的机构是分离机构。分离机构具有连接与分离双重作用。在运载火箭上要分离的部位，有多级火箭的助推器与芯级火箭的分离、上面级与下面级的分离、整流罩与箭体的分离及有效载荷与箭体的分离等。常用的分离机构有：爆炸螺栓、爆炸分离螺母、包带机构、火工锁机构和拉杆式锁钩机构等多种形式。^[20]

动力装置系统是推动运载火箭飞行并获得一定速度的装置。对液体火箭来说，动力装置系统由推进剂输送、增压系统和液体火箭发动机两大部分组成。对固体火箭来说，其动力装置系统较简单，主要部分就是固体火箭发动机，推进剂直接装在发动机的燃烧室壳体内。^[7]

动力装置系统能产生强大的动力，使运载火箭达到预定的速度，从而把卫星、宇宙飞船、空间站、空间探测器等有效载荷送入太空。^[19]

控制系统是用来控制运载火箭沿预定轨道正常可靠飞行的部分。控制系统由制导和导航系统、姿态控制系统、电源供配电和时序控制系统三大部分组成。^[19]制导系统由导引系统和控制系统组成，其中导引系统采用惯性导引系统，控制系统采用液压舵机、燃气舵机或摆动发动机。^[7]制导系统的作用是使运载火箭沿预定轨道正常可靠飞行，把有效载荷送到预定的空间位置并使之准确进入轨道。^[7]姿态控制系统（又称姿态稳定系统）的功用是纠正运载火箭飞行中的俯仰、偏航、滚动误差，使之保持正确的飞行姿态。电源供配电和时序控制系统则按预定飞行时序实施供配电控制。^[19]

运载火箭上还有一些不直接影响飞行成败并由箭上设备与地面设备共同组成的系统，例如遥测系统、外弹道测量系统、安全系统和瞄准系统等。^[7]

根据所使用推进剂，火箭分为固体火箭、液体火箭、混合推进剂火箭。^[5]

固体火箭是利用固体火箭发动机推进的火箭，又称固体推进剂火箭。固体火箭发动机是使用固体推进剂的化学火箭发动机。固体推进剂点燃后在燃烧室中燃烧，化学能转换为热能，生成高温高压的燃烧产物。燃烧产物流经喷管，在其内膨胀加速，使热能转变为动能，以极高的速度喷出产生推力。^[21]

固体火箭发动机的优点是：结构简单，密度大，贮存在燃烧室内的推进剂可以常备待用，能在自旋状态下工作，失重状态下点火容易；缺点是：比冲较低，工作时间短，加速度大，不利于载人飞行，发动机工作对推进剂初温较敏感，推力不易调节，多次启动和重复使用困难。^[21]

固体火箭发动机适用于战略导弹、战术导弹、探空火箭和运载火箭等^[21]

液体火箭是利用液体火箭发动机推进的火箭，又称液体推进剂火箭。液体火箭发动机是使用液体推进剂的化学火箭发动机，它的特点是比冲高，能多次启动和调节推力，可作为助推发动机、主发动机、游动发动机、姿态控制发动机和远地点发动机使用。使用液体推进剂的姿态控制发动机还可用于固体火箭。^[22]

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组成，有时还包括推进剂贮箱^[22]

混合推进剂火箭是利用混合推进剂火箭发动机推进的火箭。混合推进剂火箭发动机是组合使用液体和固体推进剂的化学火箭发动机，由喷注器、燃烧室（内装药柱）、喷管和贮箱等组成。混合推进剂火箭发动机的比冲和体积比冲介于液体和固体火箭发动机之间，它可以像液体火箭发动机那样能够进行推力调节，而且只需要一套液体管路、活门和附件，系统较简单。但混合推进剂火箭发动机的燃速低，燃烧不均匀，效率低，一般用于执行特殊任务的导弹^[23]

根据所使用能源，火箭可分为化学火箭、核能火箭、电火箭、太阳能火箭、激光火箭、光子火箭等。^[4][5]

化学火箭是利用化学火箭发动机推进的火箭^[5]

电火箭是利用电火箭发动机推进的火箭。电火箭发动机将推进剂电离成粒子，并使它们高速喷出， 以产生推力。电火箭发动机与化学火箭发动机不同，其能源和工质是分开的。电能由飞行器提供，一般由太阳能、核能或化学能经转换装置得到。推进剂常用氢、氮、氧或汞和碱金属（锚、钏、锂等）的蒸气。电火箭发动机比冲高、寿命长（可启动上万次，累计工作时间达上万小时）。电火箭有电热式、静电式和电磁式三种^[24]

核能火箭是利用核火箭发动机推进的火箭。核火箭发动机利用重元素的核裂变反应或放射性衰变释放出的热量来加热推进剂，并使之高速喷出，以产生推力。人们曾设想让液氢通过核反应堆，吸收反应堆的热量后，其温度可急剧升至约2500°C，然后进入喷管内膨胀并高速喷出。由于核裂变的能量比推进剂燃烧产生的能量约大100万倍，因此核能火箭自身的质量比化学火箭小很多，有效载荷的质量也会大大增加。这种核能火箭还在研究中^[25]

太阳能火箭是靠太阳加热式火箭发动机推进的火箭。太阳加热式火箭发动机的工作原理是：利用发动机上的轻型抛物面反射镜，将太阳光聚集到火箭燃烧室，热能将推进剂（如氢）加热到2000多摄氏度，加热后的推进剂从喷管高速喷出产生推力。这种发动机的比冲可达400-700 So太阳能火箭的推力一般不超过5N，只能作为太空动力，但作用时间长，可使航天器慢慢加速。太阳能火箭离太阳越远，阳光越弱，推力越小^[26]

激光火箭是用强激光束加热推进剂并产生推力的火箭。激光火箭的工作原理是：强激光束将气体推进剂加热到很高的温度，使原子电离，形成等离子区，并发生微型爆炸。爆炸产生的冲击波以超声速迎着激光扩散，一方面产生作用力，另一方面使激光失去作用。冲击波过后，激光恢复作用，再产生冲击波，如此循环，形成了激光脉冲。激光火箭使用很少的推进剂就能在宇宙空间中连续、大规模地运输物资，如使用固定发射装置从地面或月球上发射激光火箭，可将材料、设备和仪器零件等运送到航天站、轨道工厂或航天器上^[26]

光子火箭是用光子火箭发动机推进的火箭。光子火箭发动机靠电磁辐射量子（光子）的定向流产生推力，理论上来看，它具有最高的效能和比冲，其主要结构部件是光子源。为了在光子源中获得足够大的光压，通常需要50000-250000 K的高温。光子火箭尚处于理论探索阶段^[26]

按火箭的射程可分为近程火箭、中程火箭、远程火箭等。^[4]一般来说，近程火箭的射程在2000 km以内，中程火箭的射程在2000—8000 km之间，远程火箭的射程为8000 km以上，其中射程在10000km以上的又叫洲际火箭。^[27]

火箭按级数可分为单级火箭、多级火箭。^[4]其中，多级火箭按级与级之间的连接形式分为串联型、并联型、串并联混合型三种。^[19]串联型火箭级与级之间的连接分离机构简单，其上面级的火箭发动机在高空点火。^[19]并联型火箭的连接分离机构比串联型复杂，其核芯级第一级火箭与助推火箭在地面同时点火^[19]

火箭按其功用一般可分为卫星火箭、布雷火箭、气象火箭、防雹火箭、探空火箭和运载火箭。^[28][29]

火箭按有无控制功能可分为有控火箭、无控火箭。^[4]

运载火箭大致有三种发射方式：一是从陆基固定发射场发射，二是从海上平台发射，三是从空中发射。^[30]

陆上发射，是指在陆地上依托发射场等设施实施运载火箭发射。陆上发射的优点是地面发射装置便于安装和维护，火箭发射瞄准便于实施，也可以确保发射安全。陆上发射又分为固定场区发射和机动发射两种方式。固定场区发射是指建立固定发射塔架，火箭依托塔架实施发射，适合于中大型火箭发射。机动发射则指依托机动发射车及配套装置适时改变地点实施运载火箭发射的方式，机动发射的主要目的是提高特殊情况下航天器发射的生存能力和灵活性，要求运载火箭小型化，能够快速转移。^[31]

陆上发射是火箭发射的通用方法。在地面发射时火箭的安装、维护及火箭发射瞄准比较方便，适当选择发射场就能确保发射。^[30]

地面发射场有的规模很大，设施齐全，可以发射多种型号的运载火箭。但地面发射场受地理位置等种种因素的制约，限制了航天器的发射范围。^[17]

海上发射，是指在海上建立发射平台，实施火箭发射。^[31]与地面发射场相比，从海上平台发射运载火箭同样具有多种优势。^[17]首先，可以灵活选择发射地点，当选择在赤道附近海域发射时，能充分借助地球的自转速度，提高运载火箭的运载能力；^[17]同时，海上发射能够远离人口稠密地区，有助于减少火箭发射对人的不利影响，降低火箭出现故障后的附加危害风险。^[31]发射地区的安全问题、污染问题也可降到最小程度。^[17]

空中发射，是指将火箭通过飞机（称为载机）运送到高空后，再释放火箭，火箭在空中点火实施发射。空中发射火箭主要有两方面优势：一是运输火箭的载机相当于火箭的基础级，火箭释放时已经具有一定的速度和高度，能够提高火箭本身的运载能力。^[31]同对等的从地面发射的运载火箭相比，运载能力几乎可以提高一倍。^[17]二是火箭在同温层实施发射，基本不再受天气情况和地理位置的影响，发射窗口增加，扩大轨道倾角的范围，因而具有很大的灵活性。^[17][31]从空中发射，地面辅助设备较少，发射操作简单，易于解决发射时的安全问题。^[17]

运载火箭由相对于发射平台静止的状态起飞、加速到进入正常导引弹道的过程称为发射过程，简称发射。广义的发射过程包括以下步骤:^[32]

为使火箭达到可发射状态，首先必须在发射场的技术区进行对接、装配和一系列的检查和测试。^[32]火箭从技术区转移到发射区，然后将火箭吊装到发射台上，完成垂直度调整和方位瞄准，装定发射诸元并与各种地面设备的电缆、气、液管路等相连接;进行各分系统测试和综合测试;完成推进剂加注、充气等技术准备工作。^[32]测控系统准备，对测控站各系统进行检查和测试，然后进行各测控站之间的联调，以保证发射指挥、控制系统正常、可靠地工作。^[32] 按预定的程序进行发射，火箭离开发射台起飞、加速、起控并进入导引弹道飞飞行。^[32]

运载火箭在专门的航天发射中心发射。火箭从地面起飞直到进入最终轨道要经过以下几个飞行阶段：

大气层内飞行段。火箭从发射台垂直起飞，在离开地面以后的十几秒钟内一直保持垂直飞行。在垂直飞行期间，火箭要进行自动方位瞄准，以保证火箭按规定的方位飞行。然后转入零攻角飞行段。火箭要在大气层内跨过声速，为减小空气动力和减轻结构重量，必须使火箭的攻角接近于零。^[33]等角速度程序飞行段。第二级火箭的飞行已经在稠密的大气层以外，整流罩在第二级火箭飞行段后期被抛掉。火箭按照最小能量的飞行程序，即以等角速度作低头飞行。达到停泊轨道高度和相应的轨道速度时，火箭即进入停泊轨道滑行。对于低轨道的航天器，火箭这时就已完成运送任务，航天器便与火箭分离。^[33]过渡轨道。对于高轨道或行星际任务，末级火箭在进入停泊轨道以后还要再次工作，使航天器加速到过渡轨道速度或逃逸速度，然后航天器与火箭分离。^[33]

用火箭发射航天器时，运载火箭从地面起飞到将航天器送入运行轨道的轨迹称为运载火箭的发射轨道。航天器进入运行轨道称为入轨。入轨的初始位置称为入轨点。入轨点也就是运载火箭最后一级发动机的关机点。入轨点航天器的运动参数决定了航天器的运行轨道，所以，运载火箭发射轨道的设计，必须使末级火箭发动机关机时满足航天器入轨点的运动参数。^[34]

运载火箭的发射轨道与弹道导弹的主动段相似，都是从地面垂直起飞，按预定的飞行程序转弯，穿越大气层，达到预定的高度和速度时关闭发动机，将航天器送入预定轨道。根据入轨情况不同，运载火箭的发射轨道分为直接入轨、滑行入轨和过渡入轨三种类型。^[34]

运载能力指火箭能送入预定轨道的有效载荷重量，是运载火箭的重要技术指标。^[33]有效载荷的轨道种类较多，所需的能量也不同，因此在标明运载能力时要区别近地轨道、太阳同步轨道、地球同步卫星过渡轨道、行星探测器轨道等几种情况。^[33]表示运载能力的另一种方法是给出火箭达到某一特征速度时的有效载荷重量。各种轨道与特征速度之间有一定的对应关系。^[33]例如把卫星送入185km高度圆轨道所需要的特征速度为7.8km/s，1000km高度圆轨道需8.3km/s，地球同步卫星过渡轨道需10.25km/s，探测太阳系需12-20km/s。^[33]

如果火箭携带战斗部，则称为火箭武器。如果有效载荷是测量地球空间环境的科学仪器，则称之为探空火箭；如果有效载荷是人造地球卫星或宇宙飞船，则称之为运载火箭。^[4]

早期的火箭武器，发射出去之后都不再进行控制。这种称为火箭弹的无控火箭武器，其命中目标的精度差，作战效率不高，发挥的威力有限。^[10]随着战争的需要，迫切要求提高武器的命中精度，于是一种在火箭上装上控制设备以控制其飞行的武器应运而生。这种武器被称为“导弹”。^[10]

一枚导弹是由两个主要部分组成，一是战斗部，二是运载器。真正直接用来作战的是战斗部。战斗部内装的可以是炸药，也可以是核武器、化学武器或其他装置。运载器则是用来把战斗部送向目标的一种可控制的飞行器，由结构系统、动力装置系统和控制系统等组成。运载器可以是有控的火箭，也可以是其他类型的飞行器。^[10]

运载火箭是由多级火箭组成的，用有控火箭作运载器的航天运输工具。^[7][10]

运载火箭不但可以用来运送战斗部，并使其击中目标构成导弹；而且可以用来运送各种类型的航天器，例如，人造地球卫星、载人飞船、空气站和空间探测器等，并使他们准确进入轨道。早期运送航天器的运载火箭就是从导弹运载派生出来的。随着航天器类型与数量的增多，航天发射范围的扩大，发射航天器的运载火箭开始独立发展并自成系列。^[10]

由于运载火箭可以在大气层外飞行，所以它已成为人类进行航天活动必不可少的工具。运载火箭技术亦已成为一个国家航天技术的重要基础。^[10]

探空火箭是在近地空间进行探测和科学试验的火箭。^[28]

探空火箭一般由箭体结构、动力装置和稳定尾翼组成。有效载荷（控制仪器和信息发送设备等）装在火箭前端的仪器舱内。动力装置常用固体火箭发动机。^[7]

利用探空火箭可以探测大气各层结构、成分和参数，研究电离层、地磁场、宇宙线、太阳紫外线、X射线和陨尘等多种日一地物理现象，为弹道导弹、运载火箭、人造卫星和载人飞船等飞行器的研究提供必要的环境参数。运载火箭是由多级火箭组成的航天运输工具。^[28]

探空火箭一般对姿态和飞行弹道的要求不高，不像导弹和运载火箭那样严格，可以不设控制系统，仅靠稳定尾翼或火箭绕纵轴旋转来保证飞行的稳定。^[7]

长征一号、长征二号、长征三号、长征四号、长征六号、长征十一号、长征七号、长征五号等，形成了具有中国特色的长征系列运载火箭家族。^[14]

欧洲航天局成立于1975年，参加国多是欧盟成员国，这个组织成立的宗旨是要让欧洲的太空技术赶超前苏联和美国。成立伊始，它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。^[37]

印度已研制成功两种全固体推进剂运载火箭SLV-3（卫星运载火箭-3)和ASLV（改进型卫星运载火箭）。SLV-3是四级火箭，全长23米，起飞推力55000牛顿，可将60千克有效载荷送入近地轨道。ASLV 是在SLV-3基础上增加了两台固体助推器，使有效载荷增加到180千克。^[39]