世界各国运载火箭类型介绍

运载火箭分类

本节介绍中“运载火箭”均简称为“火箭”。

轨道

按轨道分为亚轨道火箭轨道火箭,轨道火箭又分为近地轨道火箭、太阳同步轨道火箭、地球同步轨道火箭、月球轨道火箭等。亚轨道火箭定义无统一标准,一般认为亚轨道火箭是指不入轨且能将载荷送到卡门线(100 km)以上的火箭。由于现在许多轨道火箭具备多轨道投送能力,对轨道火箭的细化分类逐渐少有提及。

用途

按用途分为非载人火箭载人火箭。非载人火箭不仅能发射人造地球卫星,还可以发射空间站、行星际探测器、货运飞船等无人航天器。载人火箭一般用来发射载人飞船。载人运载火箭的可靠性非常高,配备有独特的故障检测系统,出现故障时拥有比不载人的运载火箭更加强大的应对能力。我国的载人运载火箭还配备有紧急逃逸系统,可以进一步保障航天员的安全,配备有紧急逃逸系统的长征二号F运载火箭的安全性可达99.7%。[3]

级数

按级数分为单级火箭多级火箭。亚轨道火箭通常为单级火箭,轨道火箭通常为多级火箭,单级入轨火箭是各国的研究前沿。捆绑助推器的火箭,为避免混乱,无论捆绑几个助推器,都按照半级处理。例如二级火箭长征六号甲捆绑四个助推器,称为“二级半”火箭;四级火箭PSLV-XL捆绑六个助推器,称为“四级半”火箭。

结构形式

按结构形式分为串联型、并联型(俗称捆绑式)、串并联混合型。常说的“光杆构型”多级火箭是串联火箭,捆绑助推器的单级火箭(一级半构型,例如长征五号B)是并联火箭,捆绑助推器的多级火箭是串并联混合火箭。

以下介绍一些常见的构型命名规则:

  • CBC是Common Booster Core的首字母简写,即公共助推器核心。CBC构型指的是光杆构型捆绑一定数量的一子级作为助推器。捆绑2个一子级作为助推器是3CBC构型,例如德尔塔4重型、重型猎鹰新一代载人火箭;捆绑4个一子级作为助推器是5CBC构型,例如安加拉A5。
  • 长征七号构型命名规则:名称为CZ-7XYZ,代号中的X代表级数,Y代表助推器个数,Z代表助推器类型,对有固体助推器的构型用S表示,对液体助推器省略。对有上面级状态增加(SM)区分;对芯二级采用氢氧发动机的构形,增加(HO)加以区分。如捆绑2个2米直径的固体助推器、芯二级采用氢氧发动机的两级构型命名为CZ-722S (HO)。按照上述命名规则,基本型CZ-7的代号为CZ-724,简称为CZ-7。
  • 宇宙神5构型命名规则:宇宙神5 XYZ,X用4、5或N标注,4和5分别表示4 m级或5 m级直径的整流罩,N表示不安装整流罩;Y用0-5标注,表示公用芯级捆绑的固体助推器数量;Z用1或2标注,表示半人马座上面级发动机的数量。如宇宙神5 401构型,使用4 m直径整流罩,不安装固体助推器,安装1台半人马座上面级发动机;宇宙神5 531构型,使用5.4 m直径整流罩,捆绑3个固体助推器,安装1台半人马座上面级发动机;宇宙神5 N22构型,不安装整流罩,捆绑2个固体助推器,安装2台半人马座上面级发动机。
  • 阿丽亚娜6构型命名规则:A62和A64两种构型,A6是Ariane 6的简称,2表示安装2个固体助推器,4表示安装4个固体助推器。
  • H3构型命名规则:H3-XYZ,X表示芯一级LE-9发动机数量(2/3),Y表示SRB-3固体助推器数量(0/2/4),Z表示整流罩的大小(S/L),S为小型,L为大型。

能源

按能源分为化学火箭、核火箭、电火箭、光子火箭。化学火箭又分为固体火箭、液体火箭、固液混合火箭。同时使用两种或以上不同能源则称为混合动力火箭。核火箭、电火箭、光子火箭均处于理论或研究阶段。

常见的固体推进剂有聚氨酯(PU)、聚丁二烯(PB)、端羟基聚丁二烯(HTPB)、硝酸酯增塑聚醚(NEPE)等,也有用复合推进剂,由氧化剂、金属燃料和高分子粘结剂组成。[4]常见的液体推进剂有液氧/液氢、液氧/煤油、液氧/甲烷、四氧化二氮/肼类等。

根据发动机推进剂贮存条件的不同,液体火箭还可以分为常温火箭低温火箭。常温火箭使用四氧化二氮、肼类等常温推进剂,低温火箭使用液氧、液氢、甲烷等低温推进剂。

固液混合火箭分为固液混合式液固混合式两种。液固混合式发动机是燃烧剂为液体,氧化剂为固体,而固液混合式正好与它相反。[5]目前使用这种发动机的多为探空火箭,在研的固液混合运载火箭有Vaya Space的无畏号(Dauntless)、吉尔摩太空技术(Gilmour Space)的厄里斯轨道运载火箭(Eris orbital launch vehicle)等。[6]

现有的混合动力火箭均同时使用固体发动机和液体发动机,与固液混合火箭概念不同。以下列举了几种不同的混合动力火箭[7]

固液串联火箭

  • 固体火箭使用液体上面级,称为固液串联火箭,例如“三固一液”串联构型的快舟一号甲谷神星一号SSLV等。但习惯性称为固体火箭,因为液体末级较小,以固体动力为主。
  • 液体火箭使用固体上面级,称为固液串联火箭。例如长征二号丙安装SD、SM、SMA等固体上面级。但习惯性称为液体火箭,因为固体末级较小,以液体动力为主。
  • “两液一固”串联构型的长征一号、“一级固体+一级液体”串联构型的罗老号称为固液串联火箭

固液并联火箭

固液串并联混合火箭

  • 使用“固液串联+助推并联”的火箭,称为固液串并联混合火箭。例如PSLV-XL使用“固体一级、液体二级、固体三级、液体四级、6个固体助推器”。

发射方式

发射平台

按发射平台分为陆射火箭、海射火箭、空射火箭、潜射火箭。陆射火箭又分为塔架发射、车载机动发射、地下发射,塔架发射是在发射场的固定工位发射,设施齐全,适合发射多种火箭,是最常见的发射方式;车载机动发射快速灵活,一般使用卡车改装的平台,例如长征十一号起飞号使用运输起竖发射一体车发射;地下发射是从地下竖井中发射,较为少见,例如第聂伯号

海射火箭是采用浮动或者固定于海上的发射平台发射火箭,浮动发射平台有驳船、打捞船、专用海上发射船等,也有移动式发射平台,例如奥德赛发射平台;固定发射平台有布罗格里奥航天中心。例如长征十一号海射型在驳船、打捞船上发射,天顶3SL奥德赛发射平台发射,侦察兵布罗格里奥航天中心发射。

根据运载火箭在飞机上的组装和分离方式,空射火箭可以分为腹挂式、背驮式、内装式等多种形式。例如飞马座腹挂式空射火箭,最初以B-52轰炸机的改进型号为平台发射,后来使用改装的洛克希德L-1011客机作为发射平台;发射者1号腹挂式空射火箭,使用改装的波音747-400客机作为发射平台。

潜射火箭是依托组合式舰船惯性导航系统和发射控制系统,由潜艇发射运载火箭的一种发射方式,例如使用德尔塔级潜艇发射静海号波浪号[8]

点火时间

按点火时间分为热发射冷发射。热发射是先点火后起飞,冷发射是先起飞后点火。具体来说,冷发射是一种借助辅助动力把火箭从发射筒内弹射出去,在火箭到达一定高度时再点燃主发动机的发射方式。大多数火箭使用热发射方式,使用冷发射方式的火箭一般由导弹改装而成,例如长征十一号第聂伯号

可否重复使用

按可否重复使用分为一次性使用火箭、部分重复使用火箭和完全重复使用火箭。一次性使用火箭是完成航天器发射任务后不再回收使用的运载器。部分重复使用火箭的部分动力构件可返回并重复使用,例如猎鹰9号的一级可回收,重型猎鹰的一级和助推器都可回收。完全重复使用火箭可全部返回并重复使用,例如新谢泼德号整体可回收。

运载能力

按照LEO运载能力分类,世界标准并不统一,以下介绍中国标准和美国标准。[9][10]

中国标准 美国标准
LEO运载能力 分类 LEO运载能力 分类
≤2 t 小型火箭 <2 t 小型火箭
2 t-20 t 中型火箭 2 t-20 t 中型火箭
20 t-100 t 大型火箭 20 t-50 t 重型火箭
≥100 t 重型火箭 >50 t 超重型火箭

发射准备时间

一般火箭一次发射的准备时间以月来计算,而快速响应火箭应用快速发射技术,发射准备时间大大缩短。例如中国的长征十一号火箭最短发射准备时间突破24小时大关,[11]快舟一号甲可实现6小时两连发。[12]

研制目的

按研制目的分为商业火箭非商业火箭。商业火箭以盈利为目的,主要满足国内外日益增长的商业载荷入轨需求。商业火箭不是民企专有,例如中国国企航天科工快舟一号甲航天科技捷龙一号捷龙三号都是商业火箭。商业火箭不是用载荷来定义,例如中国长征二号丁多次为长光卫星发射吉林一号系列商业卫星,但长征二号丁是非商业火箭;美国电子号曾为NASA执行ELaNa-19任务,也曾为美军执行STP-27RD任务,但电子号是商业火箭。

服役状态

按服役状态分为在研、现役、已退役、已取消。火箭服役前粗略称为在研,服役开始时间就是火箭的首次应用性发射时间,且火箭必须起飞成功,但不一定发射成功。轨道火箭的亚轨道应用性发射算开始服役,轨道火箭的亚轨道试射不算开始服役,火箭的首次应用性发射起飞失败不算开始服役。火箭退役一般由官方宣布,退役后火箭不再执行发射任务。火箭服役前取消研制、火箭制造后未进行过应用性发射且之后不再发射、火箭的首次应用性发射起飞失败且之后不再发射均称为已取消。

火箭起飞失败指火箭未离开发射平台,包括但不限于以下情况:点火后紧急关机、点火后火箭起火、点火后火箭倾倒、点火后火箭爆炸。起飞失败不构成一次发射。

国家

按国家分为中国火箭、美国火箭、俄罗斯火箭等等。单国研制的火箭,以研制国来分类。两国或以上国家合作研制的火箭,具体情况具体分析。

两国合作

  • 安塔瑞斯的一级进口俄罗斯的RD-181发动机,但美国公司诺思罗普·格鲁曼是火箭的开发商,火箭的开发、制造和发射使用了与该公司其他主要运载火箭相同的管理方法、工程标准以及生产和测试过程。所以安塔瑞斯分类为美国火箭,统计发射次数时算作美国的发射次数。
  • 罗老号是俄罗斯和韩国联合研制,一级由俄罗斯制造,使用俄罗斯的RD-191发动机,二级由韩国制造,分类为俄罗斯/韩国火箭;火箭在韩国组装和发射,统计发射次数时算作韩国的发射次数,但不代表韩国可以独立发射卫星。

多国合作

  • 天顶3SL由乌克兰、俄罗斯、美国、挪威共同控股的海上发射公司运作,但俄罗斯和乌克兰提供了主要技术,俄罗斯的技术传承自苏联,所以分类为苏联/俄罗斯/乌克兰火箭。由于乌克兰没有独立发射卫星的能力,苏联已经解体,统计发射次数时算作俄罗斯的发射次数。

苏联/俄罗斯/乌克兰

  • 苏联时期的火箭分类为苏联火箭,苏联解体后,俄罗斯的多种火箭使用了乌克兰或者苏联时期的技术,分类为苏联/俄罗斯/乌克兰火箭,对该分类的继续细分存在争议。统计发射次数时,苏联时期的发射算作苏联的发射次数,苏联解体后的发射算作俄罗斯的发射次数,因为乌克兰没有独立发射卫星的能力。

欧洲

场地租借

外壳主要材料

按外壳主要材料分为铝合金火箭、碳纤维火箭、不锈钢火箭

多数火箭使用铝合金外壳,第一代材料是铝镁合金,第二代材料是铝铜合金,第三代材料是铝锂合金。[13]例如猎鹰9号外壳使用铝锂合金材料,长征五号外壳使用铝铜合金材料。

碳纤维火箭外壳使用碳纤维复合材料,重量轻、强度高、可以承受发射和再入的巨大热量和冲击,是一种先进的火箭外壳材料。例如电子号中子号都使用了碳纤维复合材料,谷神星一号二级使用了碳纤维复合材料。

不锈钢火箭外壳使用高强度合金钢,成本低、强度高、耐高温、抗氧化性好,缺点是重量大,所以较少有火箭使用不锈钢外壳。星舰发动机推力大,使用不锈钢外壳来节省成本。GSLV Mark III使用不锈钢外壳,运载系数落后于同类中型火箭。

以下列举中国全部现役和退役运载火箭以及部分在研运载火箭。外国火箭只列举全部现役和部分在研运载火箭,不列举退役火箭和已取消火箭。

中国火箭

已退役

火箭研制 火箭名称
航天科技(CASC,China Aerospace Science and Technology Corporation) 长征一号(CZ-1或LM-1,Long March 1)
长征一号丁(CZ-1D或LM-1D,Long March 1D)
长征二号(CZ-2或LM-2,Long March 2)
长征二号E(CZ-2E或LM-2E,Long March 2E)
长征三号(CZ-3或LM-3,Long March 3)
风暴一号(FB-1,FengBao 1)
长征四号甲(CZ-4A或LM-4A,Long March 4A)
航天科工(CASIC,China Aerospace Science and Industry Corporation Limited) 开拓者一号(KT-1)
开拓者二号(KT-2)
快舟一号(KZ-1)
蓝箭航天(LandSpace) 朱雀一号(又称朱雀·南太湖号,ZQ-1)
零壹空间(OneSpace) OS-M(又称重庆·两江之星号)

现役

火箭研制 火箭名称
航天科技(CASC,China Aerospace Science and Technology Corporation) 长征二号丙(CZ-2C或LM-2C,Long March 2C)
长征二号丁(CZ-2D或LM-2D,Long March 2D)
长征二号F(又称神箭,CZ-2F或LM-2F,Long March 2F)
长征三号甲(CZ-3A或LM-3A,Long March 3A)
长征三号乙(CZ-3B或LM-3B,Long March 3B)
长征三号丙(CZ-3C或LM-3C,Long March 3C)
长征四号乙(CZ-4B或LM-4B,Long March 4B)
长征四号丙(CZ-4C或LM-4C,Long March 4C)
长征五号(又称胖五,CZ-5或LM-5,Long March 5)
长征五号B(又称胖五,CZ-5B或LM-5B,Long March 5B)
长征六号(CZ-6或LM-6,Long March 6)
长征六号甲(CZ-6A或LM-6A,Long March 6A)
长征七号(CZ-7或LM-7,Long March 7)
长征七号甲(CZ-7A或LM-7A,Long March 7A)
长征八号(CZ-8或LM-8,Long March 8)
长征十一号(CZ-11或LM-11,Long March 11)
捷龙一号(SD-1,Smart Dragon-1)
航天科工(CASIC,China Aerospace Science and Industry Corporation Limited) 快舟一号甲(KZ-1A)
快舟十一号(KZ-11)
中科宇航(CAS SPACE) 中科一号甲(又称力箭一号,ZK-1A)
星际荣耀(i-Space) 双曲线一号(Hyperbola-1或SQX-1)
星河动力(Galactic Energy) 谷神星一号(CERES-1)

在研

火箭研制 火箭名称
航天科技(CASC,China Aerospace Science and Technology Corporation) 新一代载人火箭(又称921运载火箭,NGCLV,Next-Generation Crew Launch Vehicle)
长征六号X(CZ-6X或LM-6X,Long March 6X)
长征八号R(CZ-8R或LM-8R,Long March 8R)
长征九号(CZ-9或LM-9,Long March 9)
长征十一号甲(CZ-11A或LM-11A,Long March 11A)
捷龙三号(SD-3,Smart Dragon-3)
航天科工(CASIC,China Aerospace Science and Industry Corporation Limited) 快舟一号乙(KZ-1B)
中科宇航(CAS SPACE) 中科二号(ZK-2)
中科三号(ZK-3)
中科四号(ZK-4)
中科四号甲(ZK-4A)
星际荣耀(i-Space) 双曲线二号(Hyperbola-2或SQX-2)
星河动力(Galactic Energy) 智神星一号(PALLAS-1)
蓝箭航天(LandSpace) 朱雀二号(ZQ-2)
火箭派(Rocket PI) 达尔文二号(DW-2)
深蓝航天(Deep Blue Space) 星云一号(NEBULA-1)
天兵科技(Space Pioneer) 天龙二号(TL-2)
东方空间(Orien Space) 引力一号(YL-1)
星途探索(Space Trek) 星途一号(XT-1)
空天引擎(Aaengine) 星镝一号(AX-1)
太瀚航天(Space Tai) 飞天运载火箭
零壹空间(OneSpace) 灵龙一号甲(OS-L1A)
箭元科技(Space Epoch) 元行者一号(XZY-1)

中国台湾火箭

在研

火箭研制 火箭名称
晋升太空(TiSpace) 飞鼠五号(Hapith IV),现称红隼五号(Kestrel IV)

美国火箭

现役

火箭研制 火箭名称
联合发射联盟(ULA,United Launch Alliance) 宇宙神5(Atlas 5)
德尔塔4(Delta IV)
太空发射系统(SLS,Space Launch System)
诺斯罗普·格鲁曼(Northrop Grumman)、

轨道科学公司(OSC,Orbital Sciences Corporation)

米诺陶1(Minotaur I)
米诺陶4(Minotaur IV)
米诺陶C(Minotaur-C)
安塔瑞斯(Antares)
太空探索技术公司(SpaceX) 猎鹰9号(Falcon 9)
重型猎鹰(Falcon Heavy)
火箭实验室(Rocket Lab) 电子号(Electron)
维珍轨道(Virgin Orbit) 发射者1号(LauncherOne)
萤火虫航天(Firefly Aerospace) 萤火虫-阿尔法(Firefly Alpha)

在研

火箭研制 火箭名称
联合发射联盟(ULA,United Launch Alliance) 火神(Vulcan Centaur)
太空探索技术公司(SpaceX) 星舰(Starship)
蓝色起源(Blue Origin) 新格伦(New Glenn)
火箭实验室(Rocket Lab) 中子号(Neutron)
萤火虫航天(Firefly Aerospace) 萤火虫-贝塔(Firefly Beta)
ABL太空系统(ABL Space Systems) RS1
相对论空间(Relativity Space) 人族1号(Terran 1)
阿斯特拉公司(Astra) 火箭4号(Rocket 4)
自旋发射(SpinLaunch) 轨道加速器(Orbital Accelerator)
Vaya Space 无畏号(Dauntless)

俄罗斯火箭

现役

火箭研制 火箭名称
赫鲁尼切夫国家研究与生产空间中心(Khrunichev State Research and Production Space Center)、

俄罗斯化学自动化设计局(Chemical Automatics Design Bureau)

质子M(Proton M)
安加拉(Angara)
进步火箭航天中心(Progress State Research and Production Rocket Space Center)、

俄罗斯化学自动化设计局(Chemical Automatics Design Bureau)

联盟2(Soyuz-2)

在研

火箭研制 火箭名称
俄罗斯能源火箭公司(Energia)、

进步火箭航天中心(Progress State Research and Production Rocket Space Center)

联盟5号(Soyuz-5)
联盟6号(Soyuz-6)
马克耶夫火箭设计局(JSC Makeyev Design Bureau) 科罗纳(CORONA)
俄罗斯化学自动化设计局(Chemical Automatics Design Bureau) 阿穆尔号(Amur)
成功火箭(Success Rockets) Stalker
赫鲁尼切夫国家研究与生产空间中心(Khrunichev State Research and Production Space Center) 轰鸣-M(Rokot-M)

欧洲火箭

现役

火箭研制 火箭名称
欧洲空间局(ESA,European Space Agency) 阿丽亚娜5(Ariane 5)
欧洲空间局(ESA,European Space Agency)、

意大利航天局(Italian Space Agency)

织女星(Vega)
织女星C(Vega-C)

在研

火箭研制 火箭名称
欧洲空间局(ESA,European Space Agency) 阿丽亚娜6(Ariane 6)

日本火箭

现役

火箭研制 火箭名称
日本宇宙航空研究开发机构(JAXA,Japan Aerospace Exploration Agency)、

石川岛播磨重工有限公司(IHI Corporation)

艾普斯龙(Epsilon Launch Vehicle)
石川岛播磨重工有限公司(IHI Corporation) SS-520

在研

火箭研制 火箭名称
三菱电机(Mitsubishi Electric) H3
星际科技(Interstellar Technologies) ZERO

印度火箭

现役

火箭研制 火箭名称
印度空间研究组织

(ISRO,Indian Space Research Organisation)

印度同步轨道卫星发射器2型(GSLV Mark II)
印度同步轨道卫星发射器3型(GSLV Mark III)
印度极轨卫星发射器(PSLV)
印度小型卫星发射器(SSLV)

在研

火箭研制 火箭名称
印度空间研究组织

(ISRO,Indian Space Research Organisation)

印度联合发射器(ULV)
天根航空航天公司(Skyroot Aerospace) 维克拉姆(Vikram)
Agnikul Cosmo Agnibaan

韩国火箭

现役

火箭研制 火箭名称
韩国航空航天研究所

(Korea Aerospace Research Institute)

世界号(Nuri,又称KSLV-II)

在研

火箭研制 火箭名称
近地点航天公司(Perigee Aerospace) 蓝鲸1号(Blue Whale 1)

朝鲜火箭

现役

火箭研制 火箭名称
朝鲜国家航空航天发展局

(National Aerospace Development Administration)

银河号(Unha)

以色列火箭

现役

火箭研制 火箭名称
以色列航空工业公司

(Israel Aerospace Industries)

沙维特2号(Shavit 2)

伊朗火箭

现役

火箭研制 火箭名称
伊朗伊斯兰革命卫队(IRGC) 加塞德(Qased)
伊朗航天局(Iranian Space Agency) 神鸟号(Simorgh)

在研

火箭研制 火箭名称
伊朗国防和武装部队后勤部(MODAFL) 佐利纳(Zoljenah)
伊朗伊斯兰革命卫队(IRGC) Qaem-100

英国火箭

在研

火箭研制 火箭名称
欧贝斯(Orbex) 原初号(Prime)
Skyrora Skyrora XL

阿根廷火箭

在研

火箭研制 火箭名称
阿根廷国家空间活动委员会

(National Space Activities Commission)

雷声2号(Tronador II)

巴西火箭

在研

火箭研制 火箭名称
巴西科学与航天技术中心

(Department of Science and Aerospace Technology)

微型卫星发射装置(VLM)
卫星发射装置-阿尔法(VLS Alfa)
卫星发射装置-贝塔(VLS Beta)

印度尼西亚火箭

在研

火箭研制 火箭名称
印尼国家航空航天研究所

(National Institute of Aeronautics and Space)

印尼轨道卫星火箭(Satellite Orbiting Rocket)

西班牙火箭

在研

火箭研制 火箭名称
西班牙载荷航空航天有限公司(Payload Aerospace) 缪拉5号(Miura 5)

德国火箭

在研

火箭研制 火箭名称
德国奥格斯堡火箭工厂(RFA) RFA One
伊萨尔航空航天公司(Isar Aerospace) Spectrum

澳大利亚火箭

在研

火箭研制 火箭名称
吉尔摩太空技术(Gilmour Space) 厄里斯轨道运载火箭(Eris orbital launch vehicle)

法国火箭

在研

火箭研制 火箭名称
商业轨道系统(VOS,Venture Orbital Systems) Zephyr
天狼星太空服务(Sirius Space Services) 天狼星一号(SIRIUS-1)

新西兰火箭

在研

火箭研制 火箭名称
黎明航空航天公司(Dawn Aerospace) Mk-III

罗马尼亚火箭

在研

火箭研制 火箭名称
Arca Space 哈斯2C(Haas 2C)

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