V—2飞弹产生于第二次世界大战期间的德国。这是首枚在大气层之外太空飞行的火箭。
处于初级阶段的运载火箭在级数、推力上都较小。
这类火箭有：“卫星”号（前苏联）、“雷神”号（美）、“长征1”号（中）等，这些都属于小型、中型火箭。
随着航天技术的发展，各航天大国在初级阶段运载火箭的基础上发展研制出能发射高轨道卫星的运载火箭。这一阶段的火箭称过渡阶段的运载火箭。这和只有两级火箭的初级阶段火箭、地—地弹道式导弹已完全不同。过渡阶段运载火箭的典型代表型号有：“质子”号（前苏联）、“宇宙神阿金纳”号（美）、“长征3”号（中）等。这个阶段的火箭应属于大型火箭之列。
独立阶段的运载火箭由于其具有巨大的载荷推力，所以都是重型级火箭。所谓独立阶段的运载火箭，是指每种型号都有其特定的发射运载对象。如美国的“土星5”号重型运载火箭专门发射“阿波罗”号系列飞船，去登陆月球。
飞向宇宙的“推手”——火箭火箭的结构组成
我们知道，火箭种目繁多，不可一一列举。在此，我们只重点介绍航天运载火箭的结构和组成，并且只以化学能火箭为主要介绍对象。
事实上，运载火箭主要包括动力系统、控制系统、壳体及结构系统、有效载荷系统四大部分。那么，它们都有什么功用呢？下面作一一介绍。
火箭发动机动力系统
固体火箭发动机示意图火箭发动机是使火箭具有强大推力的动力系统。它包括主动力系统和其他辅助动力设备。如果从燃料形式不同来分，则有固体（推进剂）发动机、液体（推进剂）发动机、固液混合（推进剂）发动机。这里所说的推进剂只包括燃烧剂和氧化剂两部分。这三种推进剂的火箭发动机结构是不同的。
固体火箭发动机
固体火箭发动机通常由燃烧室、喷管和点火装置等组成。燃烧室是放置固体推进剂药柱的场所，燃烧室的后部连接喷管，喷管可以是一个，也可以是多个。而点火装置则是由电爆管、点火药和壳体结构组成，它实际上也是一个小型的固体发动机。点火装置按照不同的点火要求，可以安装在发动机的头部、药柱的中部或尾端。当发动机工作时，先通电使电爆管爆炸，引燃点火药，然后由点火药点燃存放在燃烧室内的药柱，药柱燃烧产生的燃气流通过喷管高速喷出而产生推力。
固体火箭发动机结构较简单，工作可靠，药柱可长期贮存于燃烧室内，但效能较低，工作时间短，不易多次启动，而推力大小、方向的调节也比较困难。
液体火箭发动机
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。
推力室是发动机中产生推力的那一部分，它由推进剂喷注器、燃烧室和喷管组成。对非自燃推进剂来说，还有点火装置，如火花塞等。推进剂由喷注器喷入燃烧室，经雾化、混合、燃烧，形成3000℃—4000℃的高温和几十兆帕的高压燃气，在喷管内迅速膨胀，以每秒数千米的速度高速喷出而产生推力。
而推进剂供应系统则是把液体推进剂从贮箱输送到推力室的系统，这就好比是人的心血管系统一样，构造十分复杂。它有挤压式和泵压式两种。对现代大型火箭来说，主要是泵压式（包括泵、涡轮、传动机构和涡轮启动系统等）。
推进剂是靠高速转动的涡轮泵送到推力室的。因此，涡轮泵常常被说成是火箭的心脏。而发动机要工作，必须先让涡轮泵转动起来，这就是涡轮启动系统的任务。涡轮启动系统就像是心脏起搏器一样。涡轮启动系统的种类很多，现以燃气发生器的启动装置为例，来说明推进剂供应系统的工作原理和过程。
燃气发生器是如何点火使推进剂燃烧的呢？工作过程是这样的：燃气发生器包括火药启动器和电爆管。电爆管通电后爆炸，引起火药爆炸，产生低温燃气，进而吹动涡轮叶片，涡轮带动泵旋转，转动起来的泵将推进剂的一部分送进燃气发生器，而另一部分则送进推力室。进入燃气发生器的推进剂燃烧生成高温高压燃气，驱动涡轮泵以更高的速度旋转，将大量的推进剂输送到推力室燃烧，进而产生推力。
而发动机控制系统的作用是控制发动机的启动、点火和关机（即熄火）等工作程序，控制推进剂的混合比例，控制推力的大小和方向等。
其工作程序控制由按事先设计好的程序打开和关闭发动机供应系统的阀门来完成。
而推进剂的混合比例和推力的大小，则通过发动机上特有的装置和方法来控制。
推力方向控制早期采用石墨做成的舵来进行。它安装在喷管的排气出口，像船舶的舵那样，通过改变喷气流的方向来调整推力方向。目前，一般采用摇摆发动机，即通过发动机的偏转来调整推力方向。石墨舵偏转和发动机的摇摆，都是由火箭的控制系统发出命令，通过一个叫做液压伺服机构的装置来完成的。
固液混合火箭发动机
这种火箭发动机一般是由放置固体燃料（或氧化剂药柱）的燃料室、喷管和贮放液态氧化剂和燃烧剂的贮箱以及液体推进剂组分供应系统所组成。
当发动机工作时，可以是固态、液态推进剂组分相互接触时自燃点火，也可以像固体发动机那样安装一个火药点火器。液体推进剂组分的供应则用压缩气体或燃气涡轮泵来供应。
上述三种发动机，不论是哪种类型，要提高其性能，主要是提高发动机的喷气速度。因此，最重要的是选择高性能的推进剂。同时要优化发动机设计方案，在尽量减少发动机自重的同时，提高推进剂的比冲值（即能量效应）。
火箭飞行控制系统
火箭飞行控制系统是运载火箭的“智能”部分，好比是火箭的眼睛、大脑和手脚。通常它是由制导系统、姿态控制与电源配电组成的火箭飞行控制系统和设置在地面的测试检查及发射控制系统组成。
制导系统
制导系统由惯性平台和计算机组成，用于控制火箭发动机准时点火、关机和火箭各级的分离，使火箭能按预定轨道飞行和确保有效载荷的入轨精度。
姿态控制
姿态控制用于纠正火箭在飞行过程中的俯仰、偏航和滚动误差，保持火箭以正确的姿态飞行，并实施定向和防流星碰撞。在动力飞行段，姿态控制通过惯性平台速率陀螺—数字控制器—伺服机构连续控制方案来实现；而在惯性飞行段，姿控系统则通过装有小型单组元推进剂发动机的开关控制方案来实现。
电源配电系统
电源配电系统的作用，一是给控制系统的仪器仪表供电和配电；二是按火箭飞行的先后工作程序发出时间顺序的命令；三是控制火箭工作状态的变化。
火箭测控系统
火箭的制导控制和姿态控制等是由测控系统来实施指挥的。
飞行控制系统中测试仪表——陀螺仪
飞行控制系统主要由测试仪表（陀螺仪、加速度表等）、中间装置（电子计算机等）、执行机构（中磁阀门、电爆器材、姿态喷管、发动机伺服机构等）和电源配电装置（电池、二次电源、配电器等）组成。
其中，测量仪表好比是火箭的“眼睛”，它能随时监视运载火箭飞行路线是否对头，飞行姿态是否正确，并及时发出纠偏信号；中间装置则是火箭的“大脑”，它接到测量仪表发来的各种纠偏信号后，立即进行计算和综合处理，并将信号放大后传送给执行机构；执行机构接到中间装备传来的命令后，把电信号转变成一种相应的机械运动，准确地对火箭飞行路线或飞行姿态进行纠偏，使发动机能按时点火、关机和实现各级按时分离。所以执行机构好比是运载火箭的“手脚”。
火箭壳体及结构系统
火箭的壳体及其结构系统是安装有效载荷、飞行控制系统、动力装置等箭上设备，并将它们连成一个有机整体的框架系统。
壳体及结构系统不仅肩负着火箭在运输、发射和飞行过程中承受各种外力、保护箭内仪器设备不受损害的任务，而且还有流线型的光滑外壳，使火箭具有良好的空气动力外形和飞行性能。对一枚大型多级液体火箭而言，其箭体结构通常由有效载荷舱、整流罩仪器舱、氧化剂贮箱、燃料贮箱、级间段、发动机推力结构、尾舱和分离机构等组成。
载荷舱
有效载荷舱一般位于运载火箭的顶端，它是安放卫星、飞船等有效载荷的地方。整流罩是保护有效载荷的火箭外壳。在有效载荷与箭体分离前，整流罩将按照控制系统的命令在空中与卫星或飞船脱离。
仪器舱
仪器舱一般在有效载荷舱的下面，它是安装飞行控制系统主要仪器设备的专用舱段。
箭体结构
火箭箭体结构有多种形式，有单级箭体、多级箭体和捆绑式箭体之分。多级运载火箭各级之间的连接方式有串联、并联和串并联三种。串联式火箭是把数枚单级火箭头尾相接，连为一体。并联火箭又叫捆绑式火箭，它是把较大的一枚单级火箭放置中央，称为芯级，在其周围再捆绑若干枚助推火箭，或助推器，称之为助推级。串并联式火箭与并联式火箭的区别在于它的芯级不是一枚单级火箭，而是串联的多级火箭。
推进剂
推进剂又称推进药，能有规律地燃烧释放出能量，产生气体，推送火箭和导弹的运行。推进剂具有下列特性：①比冲量高；②密度大；③燃烧产物的气体（或蒸气）分子量小，离解度小，无毒、无烟、无腐蚀性，不含凝聚态物质；④火焰温度不高，以免烧蚀喷管；⑤有较宽的温度适应范围；⑥点火容易，燃烧稳定，燃速可调范围大；⑦物理化学稳定性良好，能长期贮存；⑧机械感度小，生产、加工、运输、使用中安全可靠；⑨若为固体推进剂，还应有良好的力学性质，有较大的抗拉强度和延伸率。常用的推进剂主要有固体、液体两种，少量固液混合体也在试用。
火箭的飞行原理
事实上，火箭工作的基本原理就是牛顿的第三运动定律。这就是：对于每一个作用力，都有一个大小相等、方向相反的反作用力。
牛顿第三定律解释了为什么步枪在射击的时候会有后坐力。你可以亲自动手，试验这条定律。
可供演示后坐力的步枪请你拿一个气球，把它吹起来。你一放手，气球就会飞跑。气球里面的空气通过小口向后冲，空气的这种作用力产生了大小相等、方向相反的反作用力，使气球向前飞。
而火箭会飞，也是因为相同的原理。燃料燃烧时所生成的炽热气体，通过火箭尾部的尾喷口向后喷。这时，向后喷的燃气产生了一个大小相等、方向相反的反作用力，它推动着火箭向前飞。
我们大家都看到过飞机在空中飞翔。飞机的飞行需要空气，而对流层和同温层里都有空气。螺旋桨或喷气发动机把空气向后推，产生反作用力推动飞机向前运动。与此同时，当空气流过机翼的时候，机翼下部的压力比上部大，这样就给了飞机一个向上的升力。所以，没有空气，飞机就不能飞。
然而，火箭却不同，因为它在大气层外比在大气层里飞得更好。这是由于大气层里有空气，它对向前运动的火箭产生阻力。你可以试验一下空气的阻力。
在一个刮风天，找一张一米见方的硬纸板，假如你把这张硬纸板直立着举在头顶上，顶着风跑，你就会感觉到，硬纸板上受到压力，把你的手臂向后拽。可是如果你把硬纸板放平，使它只有一个很薄的边缘顶着风，那你就会发现，空气的阻力就小多了。
而火箭在外层空间遇到的是另一个问题。火箭依靠尾喷管向后喷出的气体作为动力，但这种炽热气体只有在燃烧时才能产生。为了使火箭发动机中的燃料燃烧，必须有氧气供应。可是在外层空间中，却没有足够的氧气，所以，火箭必须自己携带供燃烧用的氧气。
火药的发明
火药是我国古代的四大发明之一，是古人在炼丹过程中偶然发明的。火药的产生，毫不夸张地说改变了我国和世界的历史，现代航空界的各种成就都可以追溯到火药的产生。我们的祖先利用火药制造了许多火器。开始是作为娱乐庆典工具的烟花炮仗，如大家在过年时都玩过“二踢脚”、“钻天猴”等烟花炮仗，把“二踢脚”点着时，它立刻飞向天空中。这就是火药的巧妙运用，这说明我们的祖先已经懂得了反作用原理：当火药点着后，从尾部喷射的火焰能产生一个向相反方向的作用力，使炮仗反方向飞行，当然如果炮仗躺放在地上的话，就会向前方飞行，即火药产生的作用力的方向与火药的喷射方向相反。这与现代火箭飞行的原理相同。
火箭的发射程序
运载火箭的发射是有一定程序的，包括起飞、加速、入轨、箭器分离等。如果发射的是回收式航天器，最后还有回收程序。下面简单介绍一下各个程序：
起飞
火箭经过事先组装、调试以及某些试验后，便用运输系统（火车或汽车、拖车）将之运往发射场，竖立在发射架上，然后进行发射前的准备工作，如航天器的安装、所有管线的连接等。如果是液体推进剂火箭，还要加注推进剂，填充压缩空气和安装爆炸螺栓等火工品（航天器安装要先于火工品安装，以保障安全）；然后进行全箭检查，火箭垂直度调整和方向粗瞄准；最后再进行方向精瞄准和临射检查；向火箭推进剂贮箱充气增压；启动发动机；火箭起飞，沿预定轨道飞行。当然，点火起飞是由电子计算机倒计时和一系列控制指令实现的。
加速和飞行
火箭起飞后，沿预定发射轨道飞行，发射轨道包括垂直起飞段、程序转弯段和入轨段。随着各级火箭的不断点火加速，火箭的速度逐步加快，每级火箭能获得约4千米／秒的速度。
入轨
各种运载火箭在前两段的工作程序基本相同，而在入轨阶段则有些差异，有直接入轨的，有滑行入轨的，有过渡转移入轨的。
直接入轨适于低轨道航天器，如地球资源探测卫星、侦察卫星和载人航天飞船等。在这种入轨方式下，火箭是连续工作，当最后一级火箭发动机关机时，航天器便进入预定轨道，此时箭体与航天器分离（整流罩先行分开）。在此前，各级火箭顺次点火，完成工作的那一级火箭便被及时抛掉。
而滑行入轨适于发射中、高轨道的航天器，如太阳同步气象卫星、导航卫星等。滑行入轨分三个阶段飞行：主动段（发动机点火工作段）、滑行段（发动机关机靠惯性飞行段）、加速段（发动机再次点火，适于液体推进剂火箭，固体火箭无法再次点火）。
过渡转移入轨适用于发射地球同步轨道航天器，如地球同步轨道通信卫星、气象卫星等。这种入轨方式十分复杂：第一级、第二级火箭连续工作，接着第三级火箭第一次点火，使卫星与第三级火箭同时进入小椭圆轨道（停泊轨道）绕地球飞行。当与赤道平面相交时，第三级火箭第二次点火工作，于是将卫星送入36000千米高的赤道上空，近地点为400千米的大椭圆轨道，称之为过渡轨道。当达到预定轨道后，箭星分离。至此，运载火箭完成了发射任务。
至于在轨道上的卫星的姿态调整、轨道参数测量及轨道微调，则是地面测控站的任务了。而星际探测器或无人飞船、载人飞船的太空飞行、登陆外星等则要受在地面宇航测控中心的监视和控制。
火箭的发射方式
从发射的空间地理位置来分，火箭发射可以分为陆上发射、海上发射、空中发射。这三种发射方式分别适用于不同的发射对象。
陆上发射
陆上发射主要是在各国选定的发射场上进行。由于该类发射场设施齐全，面积广阔，又多远离居民区，所以适于利用大型运载火箭发射各种航天器（如宇宙飞船、航天飞机，各类实验卫星以及军用远程洲际导弹等）。
陆上发射还有一种方式就是地下发射，即将火箭从地下竖井中发射升空，这种发射方式主要用于保密形式的军用洲际导弹的发射。航天发射利用此种方式的较少。
海上发射
与陆上发射相比，海上发射的优点是机动、灵活，可以选择靠近赤道附近的海域地区进行发射，并且可利用废弃的海上石油平台作发射台。海上发射多用于卫星发射。目前，大型的航天器还不适于在海上发射。因为，每次发射前，都需要用大型舰船将火箭和被发射物运往发射平台处，并进行从指挥船到发射平台的转移，其操作程序十分复杂。舰船的连接要求十分精确，这种技术难点在陆上发射是不会遇到的。实际上，海上发射还会遇到其他一些新的技术难题。这就是说，任何一项事物有其利，就会有其弊。
空中发射
空中发射是不同于陆地发射和海洋发射的一种节省费用和能源的新型发射方式，具有一系列优点。但要求其技术保证更加可靠。
空中发射的构思是先将带有航天器的火箭用载荷量极大的飞机载入空中，然后在空中将火箭释放，当火箭远离飞机后再点燃火箭，进行空中发射，再经一级级火箭燃烧，最后将航天器送入太空，典型方案是美国的“飞马方案”。
“飞马方案”是由美国轨道科学公司在1986—1987年间提出来的。它是采用B—52轰炸机携带“飞马”号运载火箭到空中进行发射。
发射过程是这样的：三级“飞马”号运载火箭长15米，自重18000千克，并且带箭翼；箭翼可提高箭体升力，且可使火箭的飞行轨道比较平稳。它把火箭装在改装的B—52轰炸机的机翼下，要发射的卫星置于火箭的顶端。当飞机飞到高度12000米、飞行速度为0.8马赫（1马赫=音速=324米／秒）时，释放“飞马”号运载火箭。“飞马”号运载火箭自由下落5秒之后，它的高度比B—52飞机低100米，此时火箭第一级开始点火。然后陆续进行第二级、第三级点火。到8分53.9秒时，第三级火箭燃烧结束，卫星便被送入了高度为450千米的运行轨道中。
该方案优点是发射费用低，只为地面发射费用的一半。这是由于把B—52飞机作为整个发射系统的第一级（飞机的速度可使运载火箭的性能提高1％—2％），空中发射时，发射高度上的气压低（为海平面的25％）。这样，运载火箭的喷管就易于设计，不必权衡考虑从海平面到接近真空的工作环境的变化。另外，在高空发射运载火箭时不仅结构和热应力低，而且动压也低，这对发射很有利。在有效载荷一定时，高空发射运载火箭所需要的总的速度可以降低10％—15％。如果按发射每千克有效载荷的价格计算，用“飞马方案”发射卫星的价格只相当于从地面发射的1／3。
此外，与大型运载火箭相比，空中发射运载火箭发射准备时间极短。6个技术人员可以在2周内把火箭组装起来。由于它可随着飞机到处飞，因此，火箭能随心所欲极灵活地选择发射区域，不受地理环境的限制。这些优越性能满足军事上灵活快速的发射要求，极有价值。
洲际导弹
一般来说，洲际导弹的射程至少应达到5500千米-8000千米（各国定义不一，我国为8000千米）。洲际导弹一般装备1枚核弹头，其典型构成为：液体或固体推进装置，二级或多级助推火箭，惯性制导系统（并可加装星座导航、卫星导航或末端制导系统），一个或多个再入飞行器，每个再入飞行器各含有一枚弹头。
世界上试射成功的第一枚洲际导弹是前苏联的Р—7。这枚导弹于1957年8月21日从位于前苏联加盟共和国哈萨克斯坦的拜科努尔航天发射场试射成功，飞行了6000千米。
在美国，洲际导弹、潜射导弹和远程轰炸机的地位大致相同，共同组成“三位一体”的战略威慑力量。而在俄罗斯，洲际导弹是战略打击力量的主体。如今，拥有远程导弹的国家主要有美国、俄罗斯、中国、英国、法国。
运载火箭家族
运载火箭发射图运载火箭是由多级火箭组成的航天运输工具，其用途是把人造地球卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等以有效载荷送入预定轨道。
运载火箭是在导弹的基础上发展起来的，一般由2—4级组成。每一级都包括箭体结构、推进系统和飞行控制系统。而其末级有仪器舱，内装制导与控制系统、遥测系统和发射场安全系统。运载火箭级与级之间靠级间段连接。而有效载荷装在仪器舱的上面，外面套有整流罩。
许多运载火箭的第一级外围捆绑有助推火箭，我们又称之为零级火箭。助推火箭可以是固体或液体火箭，其数量根据运载能力的需要来选择。而推进剂则大都采用液体双组元推进剂。
第一级、第二级多用液氧和煤油或四氧化二氮和混肼为推进剂；而末级火箭采用高能的液氧和液氢推进剂。运载火箭制导系统大都用自主式全惯性制导系统，在专门的发射中心发射。技术指标包括运载能力、入轨精度、火箭对不同重量的有效载荷的适应能力和可靠性。
运载火箭主要可分为以下几种：单级运载火箭
单级运载火箭主要应用于小推力的场合，如导弹系统。当火箭点火后，前端的控制部分起制导作用，控制导弹的飞行方向，到达目的地后便执行任务（爆炸或执行其他任务）。如探空火箭就是单级火箭，发射升空后，执行探测任务。
单级火箭结构简单，多为固体燃料，便于存贮和运输。但其推力小，无法达到第一宇宙速度，无法飞出大气层进入太空飞行。要想达到第一宇宙速度而绕地球飞行，或冲出大气层进入太空实现星际飞行，必须采用多级火箭结构。
多级运载火箭
多级运载火箭是相互串联而成，每级大约能获得4千米／秒的速度，二级火箭就可以获得约7.9千米／秒的第一宇宙速度，这样就可以使卫星环绕地球飞行。如果采用高效率的液体推进剂三级火箭，就可以获得约12千米／秒的速度，而使航天器脱离地球轨道进入太空，实现太阳系中的星际飞行。如使用更多级火箭则可以使航天器达到第三宇宙速度（16.7千米／秒）或大于此速度而冲出太阳系，实现宇宙星系间航行。
那么，多级火箭是如何工作的呢？现以三级火箭为例，分析火箭的工作程序：
三级火箭示意图（1）在卫星的发射过程中，第一级及助推火箭首先点火，完成使命后，助推火箭先分离；然后，第一级与第二级分离。与此同时，第二级发动机点火，顶部的整流罩抛出，露出卫星；当第二级完成任务后，即与第三级分离。当第二级火箭分离后，第三级火箭便点火工作，当飞到预定高度后，其发动机关闭。顶部的卫星如有必要将会在准确的方位上开始自旋（有的卫星在进入轨道后才自旋）。此时小爆炸螺栓按指令点火，先释放出第一颗卫星，然后释放第二颗卫星（假如整流罩中是串行放2颗卫星的话）。一旦第三级完成使命，它会与它所发射的卫星保持一定的安全距离，进入另一条轨道，以免撞毁卫星。这样，第三级火箭往往便成为太空垃圾，以后随着轨道下沉，最后坠入大气层烧毁。
顺便指出，卫星在发射时，其天线和太阳能电池帆板等部件通常是处于折叠状态。卫星尺寸和外形不同，应选择不同型号的头部整流罩。双星发射时，底部的那颗卫星由一个名叫“双星”发射系统的碳纤维保护罩保护着。
（2）如果是发射宇宙飞船，前两级工作程序同于卫星发射，当第三级点火后，便将航天器——飞船推向外层空间，脱离地球引力而超过第二宇宙速度。进入轨道后，第三级火箭便与航天器分离，航天器点火，靠自身动力系统在太空中飞行，三级火箭便成为太空垃圾。
比如美国的“阿波罗”号登月飞船的运载火箭——“土星5”号就是以液氢和液氧作推进剂的，当第三级火箭点火后将“阿波罗”号飞船推入奔月飞行轨道，三级火箭此后与船体分离。（“土星5”号第一级燃烧2分30秒；第二级燃烧6分30秒；第三级燃烧约2分30秒，便把飞船送入绕地球飞行的轨道。此后，第三级继续燃烧5分30秒，便把飞船送入飞向月球的轨道。）
并联火箭发射图捆绑式火箭
捆绑式多级火箭又称并联火箭，它是把一个大的单级火箭（芯级）放在中间，四周绑上小火箭。
这种火箭一般都用于需要较大推力时。而捆绑助推火箭（小火箭）往往都被绑在第一级芯箭四周（2枚或4枚），点火时也是第一级火箭同时点火，完成使命后脱离箭体，然后第二级火箭开始点火。程序同前。助推火箭往往用固体燃料。
这三种火箭的点火时间都是由箭载计算机控制的。除上述三种主要形式的火箭外，还有串并式结构的火箭，即芯级不是单级火箭，而是多级串行火箭，这种形式较复杂，应用并不多。
世界著名运载火箭
世界上能够自制火箭且自己发射的国家（或国际组织）目前有美国、俄罗斯、欧洲空间局（以法国为主）、中国和日本等。这些国家或组织的运载火箭有不同的结构、不同的推力和不同的推进剂。
总的来说，由于俄罗斯地处高纬度地区，故发射同样载荷重量的航天器所需的火箭推力较大，所以俄罗斯具有重型火箭如“能源”号、“质子”号等，用以发射太空站和货运、客运飞船。而美国为了将“阿波罗”号系列飞船送上月球，将“卡西尼”号土星探测飞船送上飞往土星的轨道，则使用了推力巨大的“土星5”号和“大力神4B”号重型运载火箭。
俄罗斯著名的运载火箭有：“能源”号、“质子”号、“卫星”号、“东方”号、“闪电”号、“联盟”号等。
美国著名的运载火箭有：“雷神”号、“宇宙神”号（系列）、“德尔塔”号（系列）、“大力神”号（系列）、“土星”号（巨型）等。
日本的H—2运载火箭欧洲空间局（以法国为主）所具有的著名运载火箭是“阿里亚娜”系列火箭，它是后来崛起的一种运载火箭。目前占有国际卫星发射商业市场近60％的业务。
而中国是世界五大航天大国之一，有些技术已达到世界先进水平。中国的运载火箭系列是“长征”系列。该系列火箭在完成我国的卫星发射任务的同时，还承担部分世界商业卫星发射业务。“长征”系列火箭与阿里亚娜系列火箭一样在世界上具有较高的声誉。中国是掌握卫星回收技术的第三个国家，是掌握火箭再点火技术的第二个国家。
日本是航天大国中的后起之秀，近几十年来研制了自己的系列运载火箭，有M系列、H系列。其中“H—2”曾发射过一箭双星。日本是第四个掌握卫星回收技术的国家。目前，“H—2”是日本最大的运载火箭。
下面我们就对各国的著名运载火箭进行选萃介绍。
前苏联著名的运载火箭
前苏联地处高纬度的北半球，发射场远离赤道，利用地球自转速度发射航天器的条件不如赤道地区优越，所以只好靠生产大功率的运载火箭来弥补这一缺陷。因此，前苏联的运载火箭的功率都很大。直到现在，俄罗斯还在使用一些著名的老型号运载火箭，如“质子”号、“闪电”号、“联盟”号、“宇宙”号和“旋风”号等。前苏联的火箭技术成熟，发射载荷大，发射成功率高，成本低，多用于发射飞船和卫星。
“卫星”号运载火箭
“卫星”号运载火箭是前苏联早期的运载火箭，它奠定了前苏联航天运载工具发展的基础。它是前苏联用“P—7”洲际导弹改装的，火箭由1枚芯级火箭和4台侧挂助推火箭并联捆绑而成。
“东方”号运载火箭
“东方”号运载火箭是继“卫星”号之后发展较早的一种运载火箭。“东方”号火箭因发射“东方”号宇宙飞船而得名。它1959年1月2日试飞，成功发射“月球1”号探测器。后来又4次用于发射动物卫星舱的试验。1961年4月12日它把世界上第一位宇航员加加林送上地球轨道飞行。截至1980年，“东方”号火箭总共发射了85个航天器，其中包括5艘载人飞船。
“东方”号运载火箭是一种三级液体火箭，它在“卫星”号两级火箭的基础上又增加了一级火箭，因此它的运载能力比“卫星”号增大了2.5倍。
“闪电”号运载火箭
前苏联的运载火箭基本上按标准化、系列化发展。在“东方”号火箭的基础上，1961年又研制成功“闪电”号和“联盟”号两种系列火箭。“闪电”号以改装后的“东方”号三级火箭，再加上第四级构成，火箭全长42.8米，起飞重量300吨，其近地轨道的运载能力最高达到7吨。1961年2月4日首次发射成功，随后相继用来发射了7个“金星”号、10个“月球”号、1个“火星”号探测器和数十颗“闪电”号通信卫星。
“联盟”号运载火箭
前苏联著名运载火箭——“联盟”号
“联盟”号运载火箭于1961年研制成功，因用它发射“联盟”号系列载人飞船而得名。它是由“东方”号三级火箭改进第三级后的新型三级运载火箭，总长49.3米，起飞重量310吨，近地轨道的运载能力为7.5吨。
1963年11月16日首次发射“宇宙22”号卫星成功；
1964年和1965年又先后用来试验发射2艘“上升”号载人飞船。
1967年开始用来发射“联盟”号、“联盟T”号系列载人飞船和“进步”号自动货运飞船。
“能源”号运载火箭
“能源”号运载火箭是前苏联的超级巨型运载火箭。1987年5月15日在拜科努尔航天中心发射成功。
在随后的1988年11月15日，“能源”号火箭将不载人的“暴风雪”号航天飞机载入太空轨道飞行，成为前苏联运载火箭发展的一个新的里程碑。
“能源”号运载火箭的总设计师是古巴诺夫。该种巨型火箭的情况是：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。
“能源”号运载火箭由两级组成。第一级捆绑4台液体助推火箭，高39米；第二级为直径8米的芯级，由4台液氢液氧发动机组成。发射时，第一级、第二级同时点火，第一级4台助推火箭工作完成后，由地面控制使其脱离芯级火箭后予以回收，经修理后可重复使用50次；第二级即芯级火箭可将有效载荷送入地球轨道运行。
“质子”号运载火箭
“质子”号是重型运载火箭之一，在前苏联的航天活动中，“质子”号运载火箭发射最为频繁。“质子”号火箭系列先后研制有二、三、四级三种型号。最大一种是四级火箭，全长44.3米，底部最大直径7.4米，起飞重量800吨。第一级由6台助推火箭组成。它的中心是一个直径较大的氧化剂箱，四周捆绑6个燃料箱，起飞推力达1000吨。第二级高约13.7米，装有4台发动机，总推力为240吨。第三级高6.4米，装1台发动机，另有4台校正航向的可控微调发动机。第四级高5.5米，装有1台封闭式循环发动机，可二次点火。
这种火箭可将21吨重的有效载荷送上近地轨道。
1965年7月16日，“质子”号运载火箭首次发射，将1颗重达12.2吨的卫星送入预定轨道；
1971年4月19日又成功发射重17.5吨的“礼炮1”号轨道站；
从1971～1973年相继发射了6颗“火星”号探测器；
1974年发射第一颗静止轨道卫星“宇宙637”号；
1975年到1983年陆续发射了“金星”号系列探测器；
1984年发射2个“维加”号哈雷彗星探测器；
1986年又把第三代轨道站“和平”号送入太空。
这一系列发射纪录，表明“质子”号火箭对于前苏联航天活动有着举足轻重的作用。
美国著名的运载火箭
美国在航天领域是与前苏联进行竞争和合作的主要国家。在20世纪50年代和60年代初，美国在竞争中处于劣势和落后的境地，原因之一就是运载火箭不过关。1969年7月21日“阿波罗2”号登月成功与随后进行的一系列“阿波罗”号登月飞行，使美国在航天领域的竞争中逐渐赶上并处于领先地位。美国航天的成就，除了各项综合高科技的发展外，运载火箭技术的进步是重要原因之一。
在此值得一提的是，著名火箭专家冯·布劳恩在发展美国火箭技术上立下了汗马功劳。他主持研制的“丘比特C”号运载火箭将美国第一颗人造地球卫星“探险1”号送入太空，时间是1958年2月1日。布劳恩还用“丘比特”号改进型火箭为美国征服太空开创了新纪元。
此后，美国国家航空航天局（NASA）又先后用几种中程和洲际导弹经改造而研制成“雷神”号、“大力神”号、“德尔塔”号、“宇宙神”号等多种系列的运载火箭，下面分别加以介绍。
“雷神”号运载火箭
“雷神”号是美国早期发射小型卫星的运载火箭，从1959年以来发射400多次，现已不常用。
“宇宙神”号系列运载火箭
“宇宙神”号系列火箭，由美国通用动力公司制造，已连续生产30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2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，还曾用来发射通信卫星和“水星”号载人飞船。自1959年以来，它已发射500多次，是使用最广泛的一种运载工具，在世界上较为驰名。
“德尔塔”号系列运载火箭
“德尔塔”号系列火箭由美国麦道公司研制生产，并于1960年5月首次发射，至今已发射180多次。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2、3号等。
“德尔塔”号系列火箭是三级火箭，有2种型号，总长38.4米，起飞重量分别为220吨和230吨。其中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”号系列火箭主要用于各类卫星的发射。
“大力神”号系列运载火箭
“大力神”号系列火箭由马丁·玛丽埃特公司研制生产，有多种型号。
“大力神”号系列火箭有着辉煌的发射记录。它主要发射各种军用卫星，也发射过“太阳神”号、“海盗”号、“旅行者”号等行星和行星际探测器。
“大力神”号系列开发的几种型号分别为：“大力神3”、“大力神3A”、“大力神3B”、“大力神3C”、“大力神3D”、“大力神3E”和“大力神34D”。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。后来又研制出“大力神4B”号火箭，用来发射“卡西尼”号土星探测器。
“土星”号巨型运载火箭
“土星”号运载火箭是在美国火箭专家冯·布劳恩主持下研制设计的，主要为登月计划服务。从1964年开始实施土星巨型登月火箭研制计划，至1967年的3年间相继研制成功“土星1”号、“土星1B”号、“土星5”号等几种型号的巨型运载火箭。各型号情况如下：
①“土星1”号——两级火箭，1964年首先研制成功。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”号飞船模型。
②“土星1B”号——“土星1”号的改进型，为两级火箭，1966年研制成功。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。从1966年到1975年共发射9次，除做运载“阿波罗”号飞船实验外，还3次将宇航员送上太空实验室空间站和1次发射“阿波罗”号载人飞船与前苏联的“联盟”号飞船对接。
③“土星5”号——世界上最大的巨型运载火箭，是三级火箭，1967年研制成功。火箭全长110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。从1967年到1973年共发射13次，其中6次将“阿波罗”号载人飞船送上月球。“土星5”号在人类航天史上写下了最为光辉的一页。
欧洲空间局著名的运载火箭系列
在法国的倡议下，西欧法、英、德、意等11个国家于1973年7月成立了欧洲空间局，着手研制“阿里亚娜”系列火箭（阿里亚娜是古希腊神话中一位美丽公主的名字）。
“阿里亚娜”系列运载火箭至今已研制5种型号：“阿里亚娜1”号、“阿里亚娜2”号、“阿里亚娜3”号、“阿里亚娜4”号和“阿里亚娜5”号。下面详细介绍“阿里亚娜”系列火箭的研制和发射概况。
“阿里亚娜1”号火箭
1979年12月24日第一枚“阿里亚娜1”号火箭发射成功。它是三级火箭，长47.39米，直径3.8米，发射重量200吨，能将1.7吨的有效载荷发射到地球同步转移轨道。“阿里亚娜1”号火箭发射11次，其中1次失败。
“阿里亚娜2”号火箭
“阿里亚娜2”号火箭研制和发射不甚理想，没有大量投入使用。“阿里亚娜2”号比“阿里亚娜3”号晚2年发射，即1986年才发射，运载能力只有2.2吨。1986年5月31日首次发射失败，以后连续发射5次均成功。
“阿里亚娜3”号火箭
1984年8月4日发射成功第一枚“阿里亚娜3”号火箭。它的低轨道运载能力为2.7吨，共发射11次，其中1次失败。
“阿里亚娜4”号火箭
1988年6月15日，第一枚“阿里亚娜4”号火箭发射成功。它的同步转移轨道运载能力为1.9吨到4.2吨，现已发射25次，有1次失败。“阿里亚娜4”号火箭又分5种型号。第一种是AR40，同步轨道运载能力为1.9吨；第二种是AR42P，带有2个固体捆绑式助推火箭，有效载荷增加到2.6吨；第三种是AR44P，带有4个固体捆绑式助推火箭，有效载荷为3吨；第四种是AR42L，采用2个液体助推火箭，有效载荷3.2吨；第五种是AR44L，采用4个液体助推火箭，同步转移轨道运载能力达4.2吨，它是“阿里亚娜”系列火箭中较大的一种型号。
“阿里亚娜5”号火箭
欧洲空间局从1985年开始研制“阿里亚娜5”号火箭，计划1996年投入使用，用于发射6.8吨的地球同步轨道卫星。1997年发射时失败。直到1998年发射成功。
“阿里亚娜”系列火箭的成功，是欧洲联合自强的象征，它在国际航天市场的角逐中占有重要地位，世界商业卫星的发射业务大约有60％由“阿里亚娜”系列火箭承担，在国际上有较高声誉。
中国著名的运载火箭系列
中国的运载火箭可与“阿里亚娜”系列火箭等齐名的是“长征”系列火箭。以其发展时间不同、载荷量不同以及助推方式的不同（有多级和捆绑式），中国“长征”系列火箭分“长征1”号，“长征2”号（2A、2B、2C、2D、2E、2F），“长征3”号（3A、3B），“长征4”号，“长征5”号，“长征6”号，“长征7”号。
中国的火箭事业起步于20世纪50年代，在前苏联人的帮助下，首先研制成功地—地导弹。导弹就是火箭的前部装上弹头（又称作战部）和控制导航系统而成。如果将弹头换成卫星或其他航天器或箭体上背上航天器（或航天飞机），改进一下控制部，导弹就变成了运载火箭。我国后来发展的“长征”系列火箭就是在此基础上，再加上自力更生，艰苦奋斗而诞生的。
“长征”系列运载火箭介绍
“长征1”号是用来发射“东方红1”号卫星的，1970年4月24日发射成功，这大大鼓舞了中国人民的信心。此后又用它发射多枚卫星。
“长征1”号又记做CZ—1或LM—1。“长征1”号是三级火箭，全长29.45米，最大直径2.25米，起飞重量81.6吨，起飞推力112吨，能把0.3吨重的卫星送入400多千米高的近地。
“长征2”号的前身是中远程导弹，“长征2”号第一级发动机推力达70吨，比“长征1”号的同级发动机（推力为28吨）提高许多。但“长征2”号第一次发射失败（1974年11月5日发射，因一条导线断裂而导致全局失败），以后（1975年11月26日，1976年12月7日，1978年1月26日）用它发射返回式卫星皆成功，1979年停产。
“长征2”号是两级火箭，全长31.65米，最大直径3.35米，起飞重量191吨，总推力280吨，能把1.8吨的卫星送入数百千米的椭圆轨道。
“长征3”号主要是用来发射地球同步卫星的。由于地球同步轨道较高（高达36000千米），故需要大推力火箭。所以“长征3”号火箭的第三级火箭发动机改为用液氢和液氧作低温高能推进剂，它燃烧效率高，在飞行中可两次点火（在飞行中关机后可再次点火）。
1984年4月8日我国用“长征3”号运载火箭首次成功地将“东方红2”号实验通信卫星成功发射到地球同步轨道，从而使我国成为第三个使用低温高能推进剂——液氢液氧的国家；成为第二个掌握高空、微重力条件下发动机两次点火的国家。
火箭全长43.25米，一、二级直径3.35米，三级直径2.25米，起飞重量204吨，起飞推力296吨，其同步转移轨道的运载能力为1.4吨。至1993年底，它成功发射6颗应用通信卫星（包括为亚洲卫星公司发射的“亚洲1”号通信卫星）。“长征3”号火箭的发射成功，标志着中国运载火箭跨入世界先进行列。
中国“长征4”号火箭发射图“长征4”号是作为“长征3”号的备份用的。采用技术较成熟的常规推进剂——四氧化二氮和偏二甲肼。后改进成“长征4”号甲，用来发射太阳同步气象卫星，也用来发射极地卫星。我国1988年9月7日在太原发射中心用它发射“风云1”号气象卫星成功；1990年9月3日在发射2颗“风云1”号气象卫星时还搭乘了2颗“大气1”号气象卫星，从而使“长征4”号名声显赫。
“长征4”号火箭与“长征3”号尺寸差不多，运载能力也相近，但发射重型卫星仍不能胜任。火箭全长41.9米，一、二级直径3.35米，三级直径2.9米，起飞重量249吨，起飞推力296吨，其地球同步转移轨道的运载能力为1.25吨，太阳同步轨道的运载能力为1.65吨。
“长征3”号甲的同步转移轨道的运载能力比“长征3”号提高1吨多，达2.6吨。用它除可发射同步卫星外，还可发射太阳同步卫星及低轨道卫星和极地轨道卫星。1994年2月8日用它将“实践4”号空间探测卫星和“夸父1”号模拟星成功送入轨道。这枚火箭长52.52米，最大直径3.35米，起飞重量240吨，起飞推力300吨，其地球同步转移轨道的运载能力达到2.6吨，是中国2000年前后发射大型卫星的主要运载工具。
“长征2”号捆又称CZ—2E（即“长征2”号戊），由于它是在“长征2”号基础上增加4个捆绑液体式助推小火箭，故称“长征2”号捆。这种结构也十分新颖。研制“长征2”号捆是由于中国长城工业公司与美国休斯公司签订了澳星（即澳大利亚通信卫星）发射合同，要求“长征2”号捆在1990年7月16日研制首发成功，以便于在1992年用于正式发射2颗澳星。从1988年12月上马，18个月拿出新型号，这在国外是不可想象的。但经过中国长征系列航天铁人们的努力，终于按期完成。
“长征2”号捆长51米，采用4个液体火箭助推器，看上去很粗实。1990年7月16日“长征2”号捆发射成功，将一颗模拟星和巴基斯坦的一颗科学实验卫星送入轨道。1992年3月22日正式发射澳星，但遗憾的是，这次发射失败，火箭未能起飞。但是，这次失败可以说是一次成功的失败，因火箭安全系统起了作用，保住了火箭和澳星。几个月后的1992年8月14日，“长征2”号捆第三次发射，澳星被准确送入轨道。1992年12月21日用该型火箭第四次发射运送澳星，火箭飞行正常，卫星在空中爆炸，结果中美双方共同承担责任。1994年8月28日第五次发射，将第三颗澳星成功送入轨道。1995年1月26日又发射美国休斯公司制造的“亚太2”号通信卫星失败。1995年11月8日，用“长征2”号捆第七次发射，将“亚洲2”号卫星送入同步定点轨道。CZ—2捆三成三败，后来人们又对它进行改型。CZ—2捆是两级捆绑技术火箭，第一级在芯级周围捆绑4个液体助推火箭，第二级为一个芯级火箭。火箭总长51米，直径3.35米。每个液体助推火箭长15.4米，直径2.25米，芯级最大直径4.2米。总起飞重量464吨，起飞推力592吨，能把8.8吨至9.2吨的有效载荷送入近地轨道。
在“长征3”号甲上再捆绑4个助推火箭，形成“长征3”号乙。它可将5吨载荷送入同步转移轨道。1996年2月15日，“长征3”号乙首飞，发射国际通信卫星108，结果失败。以后4次发射皆成功（1997年8月发射马部海卫星，1997年10月发射“亚太2”号R卫星，1998年5月发射“中卫1”号卫星，1998年7月发射“鑫诺1”号卫星）。
除“长征”系列火箭外，中国还研制了“风暴”系列火箭，实现一箭多星发射，这是火箭领域中的最新技术，但由于以后一系列失败，目前“风暴”系列火箭已停产。
21世纪，中国载人航天迅速发展，因此，“长征”系列火箭将会发挥更大的作用，为中国的航天事业增光添彩。
“长征5”号运载火箭系列是以120吨和50吨2种发动机为基础，构成5米直径、3.35米直径和2.25米直径三种模块，形成“通用化、系列化、组合化”的新一代运载火箭系列。
“长征5”号运载火箭突破3.35米直径的限制，一个关键条件便是呼唤多年的海南文昌航天发射基地的上马。此前我国酒泉、西昌、太原三个发射基地受到铁路运输条件的限制，火箭直径不能超过3.35米。发射基地建在沿海，火箭则使用不受体积限制的海运。地处低纬度的海南则可增强火箭有效发射能力；广袤的南海可成为火箭残骸安全便捷的坠落区。
在“长征5”号重型运载火箭和海南文昌航天发射基地问世后，中国航天将具备25吨的近地轨道运载能力和12吨的地球同步轨道运载能力，可发射20吨级长期有人照料的空间站、大型空间望远镜、返回式月球探测器、深空探测器、超重型应用卫星，推动我国空间应用产业、载人航天技术和天文科学的发展，也必将大大提高我国在国际航天发射市场上的竞争能力。
火箭级数
运载火箭如按级数来分，可分为单级火箭、多级火箭。其中多级火箭按级与级之间的连接形式来分，又可分为串联型、并联型（俗称捆绑式）、串并联混合型三种类型。串联型多级火箭级与级之间的连接分离机构简单，但串联后火箭总长较长、火箭的长细比（长度与直径之比）大，给设计带来一定的困难；发射时，这种火箭竖起来后太高，给发射操作带来不便；同时，其上面级的火箭发动机要在高空点火，点火的可靠性差。并联型多级火箭采用横向捆绑连接，连接分离机构稍复杂，但其中间芯级第一级火箭采用横向捆绑的火箭可在地面同时点火，避免了高空点火，点火的可靠性高。我国的“长征2”号运载火箭则是一枚串并联混合型的两级半火箭，其中第一级火箭周围捆绑了4枚助推器只能算半级。
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