运载火箭（ rocket launcher）指的是将人们制造的各种将航天器推向太空的载具。运载火箭一般为2—4级，用于把人造地球卫星、载人飞船、航天站或行星际探测器等送入预定轨道。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。有效载荷装在仪器舱的上面，外面套有整流罩。它每一级都包括箭体结构、推进系统和飞行控制系统。级与级之间靠级间段连接。2019年10月19日，中国航天科技集团有限公司第一研究院所属中国长征火箭有限公司正式对外公布了“捷龙”固体商业运载火箭系列、“腾龙”液体商业运载火箭系列。

中文名：运载火箭

外文名：The launch vehicle

分类：固体火箭、液体火箭和固液混合型

结构组成：箭体、动力装置系统和控制系统

特点：通用性、经济性

技术指标：运载能力、入轨精度、载荷的适应

苏联“东方号”系列是世界上第一个航天运载火箭系列，包括“卫星号”、“月球号”、“东方号”、“上升号”、“闪电号”、“联盟号”、“进步号”等型号，后四种火箭又构成“联盟号”子系列火箭。

运载火箭是由多级火箭组成的航天运载工具。通常，运载火箭将人造地球卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等有效载荷送入预定轨道。任务完成后，运载火箭被抛弃。

自1957年苏联首次利用运载火箭发射第一颗人造卫星，至20世纪80年代，世界各国已研制成功20多种大、中、小型运载火箭。比较著名的有苏联的“东方号”系列运载火箭、美国的“大力神”系列运载火箭、日本的“H”系列运载火箭等。中国则在液体弹道式导弹基础上研制出了“长征”系列火箭。

运载火箭是第二次世界大战后在导弹的基础上开始发展的。第一枚成功发射卫星的运载火箭是苏联用洲际导弹改装的卫星号运载火箭（见“人造地球卫星”1号工程）。到20世纪80年代，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。最小的仅重10.2吨，推力125千牛

运载火箭的设计特点是通用性、经济性和不断进行小的改进。这和大型导弹不同。大型导弹是为满足军事需要而研制的，起支配作用的因素是保持技术性能和数量上的优势。因此导弹的更新换代较快，几乎每5年出一种新型号。运载火箭则要在商业竞争的环境中求发展。作为商品，它必须具有通用性，能适应各种卫星重量和尺寸的要求，能将有效载荷送入多种轨道。经济性也要好。也就是既要性能好，又要发射耗费少。订购运载火箭的用户通常要支付两笔费用。一笔是付给火箭制造商的发射费，另一笔是付给保险公司的保险费。发射费代表火箭的生产成本和研制费用，保险费则反映火箭的可靠性。火箭制造者一般都尽量采用成熟可靠的技术，并不断通过小风险的改进来提高火箭的性能。运载火箭不像导弹那样要定型和批生产。而是每发射一枚都可能引进一点新技术，作一点小改进，这种小改进不影响可靠性，也不必进行专门的飞行试验。这些小改进积累起来就有可能导致大的方案性变化，使运载能力能有成倍的增长。

80年代以来，一次使用的运载火箭已经面临航天飞机的竞争。这两种运载工具各有特长，在今后一段时间内都将获得发展。航天飞机是按照运送重型航天器进入低轨道的要求设计的，运送低轨道航天器比较有利。对于同步轨道航天器，航天飞机还要携带一枚一次使用的运载器，用以把航天器从低轨道发射出去，使之进入过渡轨道。这样有可能导致入轨精度和发射可靠性的下降。

一次使用的运载火箭在发射同步轨道卫星时可以一次送入过渡轨道，比航天飞机稍为有利。这两种运载工具之间的竞争将促进可靠性的提高和成本的降低。

航天飞机是人货混合运输，兼有火箭和飞机的部分特征，因而其系统异常复杂，而越是复杂的系统其可靠性越难以保证。同时，航天飞机成本高昂，使其在货运领域竞争力不足。仅有美国拥有航天飞机技术，且已宣布终止航天飞机飞行任务，其他国家多采用或准备研制运载火箭进行载人航行，在可预见的若干年内，航天飞机在“客运”领域难有作为。尽管航天飞机已不再飞行，但其作为航天领域乃至整个工业的科技之珠，对于人类的科技发展起到了一定的推动作用。

结合国外重型运载火箭的发展历史，基于中国航天运载技术发展特点，以未来空间任务需求为目标，提出中国重型运载火箭的发展总原则：

a）多任务适应能力：重型运载火箭应能够满足多种探测任务的要求；

b）大吨位运载能力：为满足一次交会完成载人登月和多次交会完成载人登火等深空探测任务对运载能力的需求，重型运载火箭近地轨道（LEO）运载能力应不低于130t；

c）高可靠使用性能：重型运载火箭应该采用高可靠总体方案，降低飞行风险，确保火箭总体使用性能；

重型火箭

d）新技术牵引能力：通过重型运载火箭牵引大直径箭体、大推力火箭发动机研制，带动航天新产品的发展，促进现有产品的更新换代。

根据目前运载火箭主流动力系统的发展情况，可以基于液氧煤油发动机、液氢液氧发动机和固体发动机来构建中国的重型运载火箭。根据中国重型运载火箭大吨位运载能力发展原则，结合重型运载火箭的起飞规模推算，起飞推力应达到5000吨推力级（采用不同的推进剂时起飞规模不同，推力量级也会有少量差异，此数值为中间值）。采用不同发动机的配合，可以得到不同的地面起飞动力组合，结合国内外运载火箭的研制经验以及发动机推力量级，同时避免多台发动机同时工作带来的恶劣力学环境等问题，初步考虑地面起飞发动机数量不超过8～9台。

重型运载火箭的级数选择是综合考虑各种因素后确定的，在一定范围内，火箭级数越多，运载效率越高，但是火箭级数增加后也将带来诸多问题。

a）火箭级数越多，分离、发动机空中点火次数就越多，增加了火箭飞行风险，不利于提高火箭可靠性；

b）火箭级数增加，同等直径下火箭的长度也将增加。对于重型运载火箭来说，由于起飞质量很大，已经使火箭存在一阶弹性频率低的风险，如果火箭长度过长，将会不可避免地降低火箭的一阶弹性频率，给控制系统的设计带来较大的难度。例如美国土星V火箭和战神I火箭，由于长度过长，它们的一阶弹性频率分别为1.00Hz和0.96Hz，为此均开展了大量的攻关工作；

c）火箭级数增加，考虑到最优级间比，采用等直径设计必然导致末级火箭效率大大降低，不利于发挥级数增加提高运载效率的优势；如果采用变直径设计，一方面带来了新的直径模块，另一方面更加不利于火箭长度的控制。

综述

中国共研制了14种不同类型的长征系列火箭以及快舟系列 ，捷龙一号运载火箭，以及民间公司研制的双曲线一号运载火箭，谷神星一号 ，能发射近地轨道、地球静止轨道和太阳同步轨道，其他轨道（奔月，奔火，深空探测）的卫星。

1970年到2000年的30年间，我国发射长征系列火箭共计67次，成功61次，6次失败或部分失败，发射成功率为91%。在1994～1996年间曾一度几次发射失败，使我国在国际商业发射市场的声誉处于低谷。中国航天工业总公司经过一系列质量整顿后终于打了个翻身仗。

1958年开始，我国陆续研制出包括生物、气象、地球物理、空间科学试验等多种类型的探空火箭。

长征一号(CZ-1)系列运载火箭

质子号运载火箭

1970年4月24日，中国使用长征一号(LM-1)运载火箭发射了第一颗人造卫星东方红一号。长征一号是在两级中远程导弹上再加一个第三级固体火箭所组成，火箭全长29.86m，起飞总重81.57t，起飞推力为1040kN。

长征二号(CZ-2)系列运载火箭

长征二号(LM-2)运载火箭是从洲际导弹的基础上发展而来的，并于1975年发射了1t多重的近地轨道返回式卫星，成功地回收了返回舱。此后，又根据发射卫星的需要，陆续衍生出长征二号丙(LM-2C)、长征二号丙改进型(LM-2C/SD)和发射极轨卫星的长征二号丁(LM-2D)运载火箭。在长征火箭大家族中，长征二号系列主要用于发射各类近地轨道卫星，LM-2C/SD曾以一箭三星方式发射了12颗美国的铱星移动通信卫星。

1986年初美国的挑战者号航天飞机爆炸后，航天飞机被停飞，美国用了很长时间分析和处理故障，其后美国停止用航天飞机发射一般商业卫星。趁此时机，我国仅用了18个月就研制成功长征二号E(又称长二捆，LM-E)运载火箭，可以发射原来准备用美国航天飞机发射的商用卫星。长征二号E火箭是以长征二号为芯级，周围捆绑了4个液体助推器，它的近地轨道运载能力高达9.2t。长征二号E于1990年试射成功，从1992年到1995年曾发射多颗外国卫星。

为满足发射神舟号飞船的要求，保证宇航员的安全,我国又在长征二号E的基础上改进了可靠性并增设了故障检测系统和逃逸救生系统，从而发展出了长征二号F(LM-F)运载火箭，专门用来发射神舟号载人飞船。

由于长征二号火箭的质量和可靠性非常高，1975～1996年连续成功地把17颗返回式卫星送上天，这使长征二号运载火箭在国际卫星发射市场上获得了非常好的可靠性声誉。

长征三号(CZ-3)系列运载火箭

长征三号运载火箭是在长征二号二级火箭上面加了一个以液氢、液氧为推进剂的第三级，所用的液氢液氧发动机可以二次启动，在技术上是当时国际先进水平，是我国火箭技术发展的一个重要里程碑。1984年长征三号成功地发射了我国第一颗地球同步试验通信广播卫星东方红二号。1985年中国宣布进入国际商业卫星发射市场。1990年我国首次用长征三号运载火箭将美国休斯公司制造的亚洲一号卫星送入地球同步轨道。

此后，长征三号系列不断增加新成员，如长征三号甲(LM-3A)、长征三号乙(LM-3B)，主要用于发射地球静止轨道卫星。

长征三号甲运载火箭(图25)是在长征三号的基础上研制的大型火箭，它的氢氧发动机具有更大的推力，性能也得到很大的提高，地球同步转移轨道运载能力也从长征三号的1.6t提高到2.6t。

长征三号乙运载火箭(图26)是在长征三号甲和长二捆的基础上研制的，即以长征三号甲为芯级，再捆绑4个与长二捆类似的液体助推器。长征三号乙主要用于发射地球同步轨道的大型卫星，也可进行轻型卫星的一箭多星发射，其地球同步转移轨道运载能力达到5.1t，跃入了世界大型火箭行列。

长征五号运载火箭

长征三号丙是在长征三号甲是单枚三级火箭捆绑2个助推器而成，运载能力为2600－3800公斤，介于2600公斤的长征三号甲和5100公斤的长征三号乙之间。2003年才完成总体设计，2008年4月26日发射“天链一号01星”是首次其飞行，长征三号丙是“长三甲”系列中最后一型火箭。

长征四号(CZ-4)系列运载火箭

投入使用的是长征四号乙运载火箭是长征火箭家族中用于发射各种太阳同步轨道和极轨道应用卫星的主要运载工具。

长征五号(CZ-5)运载火箭

“长征五号”运载火箭即将进入初样研制阶段，这是对中国航天未来三十至五十年发展具有重要意义和深远影响的一大项目，旨在面对国际商业卫星发射市场和国内未来卫星发射、深空探测的更高需求，其研制成功后，中国进入空间的能力将得到大幅度提升。“长征五号”总体设计由中国运载火箭技术研究院第一设计部负责，生产基地已在天津开建，目标是二〇一四年实现首次航天飞行，长征五号将主要运载嫦娥卫星直接进入月球。

大力神(Titan)系列运载火箭

美国大力神运载火箭系列由大力神-2洲际导弹发展而来，1964年首次发射。该系列由大力神-2、大力神-3、大力神-34、大力神-4和商用大力神-3等型号和子系列组成。它的最大近地轨道运载能力为21.9吨，地球同步转移轨道运载能力为5.3吨。

宇宙神(Atlas)系列运载火箭

美国宇宙神式运载火箭于1958年12月18日首次发射，曾经发射过世界上第一颗通信卫星、美国第一艘载人飞船等。目前正在使用的主要有宇宙神-2A、宇宙神-2AS和宇宙神-3运载火箭。研制中的宇宙神-5运载火箭的第一级采用了通用模块化设计，其中的重型火箭使用了3个通用模块，其地球同步转移轨道运载能力达到13吨。

德尔塔(Delta)系列运载火箭

美国德尔塔系列运载火箭系列于1960年5月13日首次发射，迄今为止已发展了19种型号，目前正在使用的是德尔塔-2和德尔塔-3两种型号。美国空军的全部GPS卫星都是由德尔塔-2发射的。德尔塔-3是在德尔塔-2的基础上研制的大型运载火箭，可以把3.8t的有效载荷送入地球同步转移轨道。德尔塔-3于2000年8月发射成功。美国还正在研制具有多种配置的德尔塔-4子系列，其中的重型德尔塔-4的地球同步转移轨道运载能力在13t以上。

土星-V(Saturn)系列运载火箭

土星5号运载火箭是美国专为阿波罗登月计划而研制的、迄今为止最大的巨型运载火箭。其起飞重量为3000t，直径10m，高110m，近地轨道运载能力达97吨，它能把重达47吨的阿波罗飞船送入登月轨道。土星-V曾先后将12名宇航员送上月球。

东方号(Vostok)系列运载火箭

俄罗斯东方号系列运载火箭是世界上第一种载人航天运载工具，它创造了多个世界第一：发射了第一颗人造卫星，第一颗月球探测器，第一颗金星探测器，第一颗火星探测器，第一艘载人飞船，第一艘无人载货飞船进步号等。它也是世界上发射次数最多的运载火箭系列。其中联盟号运载火箭是东方号的一个子系列，主要发射联盟号载人飞船、进步号载货飞船。

质子号(Proton)系列运载火箭

俄罗斯质子号系列运载火箭分为二级型、三级型和四级型3种型号。目前正在使用的有质子号三级型和四级型两种。三级型质子号于1968年11月16日首次发射，其低地轨道运载能力达到22吨，它是世界上第一种用于发射空间站的运载火箭，曾发射过礼炮l～7号空间站、和平号空间站各舱段和其他大型低地轨道有效载荷。1998年11月20日，质子号发射了国际空间站的第一个舱段。

天顶号(Zenit)系列运载火箭

运载火箭

天顶号运载火箭是前苏联(后为乌克兰)研制的运载火箭，分为两级的天顶-2、三级的天顶-3和用于海上发射的天顶-3SL。天顶-2的低地轨道运载能力约为18t，太阳同步轨道运载能力约为11t。可在海上发射的天顶-3SL是美国、乌克兰、俄罗斯、挪威联合研制的运载火箭，其地球同步轨道运载能力为2吨，1999年3月首次发射成功。

能源号(Energia)运载火箭

能源号运载火箭是前苏联/俄罗斯研制的目前世界上起飞质量和推力最大的火箭。其近地轨道运载能力为105 t，既可发射大型无人载荷，也可用于发射载人航天飞机。能源号于1987年首次发射成功，曾将苏联的暴风雪号航天飞机成功地送上天。由于俄罗斯经济状态不佳就再也没有发射过。

阿里安(Ariane)系列运载火箭

阿里安系列火箭是由欧洲11个国家组成的欧空局研制的系列运载火箭，该系列已有阿里安l～5共5个子系列，目前正在使用的是阿丽亚娜4型运载火箭和阿丽亚娜5型运载火箭。阿丽亚娜4型运载火箭于1988年6月15日进行了首次发射，其近地轨道运载能力为9.4吨，地球同步转移轨道运载能力为4.2吨。阿丽亚娜5型运载火箭于1997年进行了首次发射，近地轨道运载能力为25吨，地球同步转移轨道运载能力为7.5吨。。

H系列运载火箭

日本H系列运载火箭由H-1、H-2、H-2A等火箭组成，目前正在使用的H系列火箭只有H-IIA运载火箭和H-IIB运载火箭，2001年8月首次发射成功。

极轨卫星火箭(PSLV)

印度自行研制的极轨道4级运载火箭的太阳同步轨道运载能力为1t，低地轨道运载能力为3t。1993年9月首次发射，但由于火箭出现故障，卫星未能入轨。此后，该火箭连续三次发射成功。1999年5月，一箭三星技术又取得成功。这种火箭有4级，12层楼房高，重230吨，性能优良，是印度最可靠的空间发射器。2008年【一箭十星】成为第一。

N-1运载火箭

N-1运载火箭是苏联研发的用来将苏联宇航员送到月球的火箭。也就是被西方人称为G-1e或SL-15的火箭。N1就是俄语носитель（运载器）的缩写。使用三十台NK-15，火箭研发工作比土星五号晚，不仅资金短缺、未测试，四次发射试验都失败了，于是苏联在1976年正式取消了这项工程。

质子号运载火箭

质子号运载火箭（俄语：Протон）是苏联研制的大型运载火箭系列的名称，该系列也被称为Д运载火箭。在冷战结束后，由于能源号火箭的被弃用，质子号实际成为俄运载能力最强的火箭。但质子号使用剧毒的可贮存液体燃料，一旦发射失败可能对发射场周边地区造成严重污染，所以俄罗斯已决定用新研制的安加拉号（使用液氧/煤油作为推进剂）来取代它。

总论

中美俄三个国家都在研发不载人、亚轨道和可重复利用的太空飞机，这些太空飞机能以高超音速飞行。其目标是在大幅削减成本的情况下对太空进行军事与商业开发。

美国：空天飞机计划充满神秘色彩

为了保持美国的太空优势，并降低成本，美国国防部高级研究项目局提出了可重复利用太空飞机技术的相关项目。9月17日，该局公布了一个试验性空天飞机（XS-1）计划。

按照国防部高级研究项目的计划，XS-1将是一种“全面可重复使用无人载具”，能够实现低成本快速发射。XS-1将是一种两级飞行器，第一级将是一种常规高空无人机，能够飞到尽可能高的高度并达到10马赫的飞行速度。之后，相关载荷将与无人机分离，依靠自带的低成本推进装置飞向目标轨道。无人机随后将会自动返回发射基地并准备下一次发射。按照国防部高级研究项目的设想，XS-1能够实现当天往返或者说每日发射。该局表示，该项目也有意“为政府和民用部门展示下一代太空高超音速飞行技术”。

除了XS-1项目，美国的X-37B项目可能更为人们所熟悉。

X-37B是由美国波音公司研制的无人且可重复使用的太空飞机，重大约5吨，长8.8米，高2.9米，翼展为4.6米，大小是航天飞机的1/4，由火箭发射进入太空，同时结束任务后还能自动返回地面。X-37B从诞生之日起就被蒙上了一层神秘的面纱，关于其任务和用途更是众说纷纭。有专家认为，在轨道上，X-37B可以从事情报收集、发射小卫星、测试太空设备等工作。

俄罗斯：可重复使用实现全地域发射

作为美国在太空领域的老对手，俄罗斯在太空飞机方面也不甘落后。为了重振前苏联在太空领域的雄风，俄罗斯提出了可重复使用亚轨道太空飞机项目，由赫鲁尼切夫航天中心领导。根据赫鲁尼切夫航天中心网站介绍，MRKS-1将是一种部分可重复使用的模块化垂直发射航天器。

MRKS-1的第一级将是一架具有飞机外形的可重复使用航天器，发射完成后可自主飞回发射基地。MRKS-1还包括一次性使用的第二级，未来根据任务的不同还可以搭载更多的级别。

MRKS-1的第一级将装备可重复使用的液体燃料发动机，将可以实现高可靠性和安全性，它能以高超音速的速度到达一个亚轨道位置，从那里发射第二级，从而将有效载荷送入轨道。此外，MRKS-1的第一级在发射时不需要划定发射区，这在未来能够增加商业发射的效率。

按照计划，MRKS-1能够将25-35吨的有效载荷发射到包括地球同步轨道在内的不同高度的轨道上，发射费用将比目前降低20%-30%，每年将进行20次左右的发射。未来MRKS-1还计划发展载人型号。

中国航天科技集团发布“龙”系列运载火箭

2019年10月19日，中国航天科技集团有限公司第一研究院所属中国长征火箭有限公司，在北京正式对外公布了“捷龙”固体商业运载火箭系列、“腾龙”液体商业运载火箭系列的研制计划和未来发射计划，中国商业航天发展迎来新的一页。

“捷龙”系列包括捷龙一号、二号、三号三型固体运载火箭，以及捷龙-S亚轨道运载器，追求“高性价比、高可靠、快履约、快发射”目标，为国内外商业卫星用户的星座组网、补网、载荷验证等提供可靠、便捷、经济的专属发射、定时定轨道发射和搭载服务。该系列中的首个型号——捷龙一号已经在2019年8月17日首飞成功。

捷龙二号火箭，采用四级固体发动机串联布局，箭体最大直径2米，总长21米，总重60吨。500公里太阳同步轨道运载能力不低于500公斤；整流罩可选用外径1.6米和2米两种构型。捷龙二号拟于2020年完成首次飞行试验，未来将力争实现年均8到10发的发射能力。

捷龙三号火箭，同样采用四级固体发动机串联构型，箭体最大直径2.6米，总长31米，总重116吨。500公里太阳同步轨道运载能力不低于1.5吨；整流罩可选用外径2米和3米两种构型。捷龙三号拟于2021年完成首次飞行试验，未来将力争实现每年5到8发的发射能力。

捷龙-S亚轨道运载器是“捷龙”系列家族里的新面孔，它是服务于临近空间科学研究的通用化、小型化、低成本飞行试验验证平台。可为高校、科研机构、高科技企业提供临近空间飞行条件下的环境获取、气动力热研究、新材料研究、控制和测量技术验证等研究和试验验证。

规划的“腾龙”系列商业运载火箭为采用液体推进剂的中型运载火箭，未来设计有可重复使用能力，主要承担中大型卫星和较大规模星座组网的发射服务，力争将每公斤载荷发射价格控制在5000美元以内。该火箭正在详细论证过程中，力争2021年前后完成首次飞行试验。

2021年3月，由火箭院抓总研制的捷龙三号固体运载火箭完成立项，研制工作已全面展开，计划于2022年实现首次飞行试验。

印度

当地时间2023年7月30日早间，印度空间研究组织在印度萨蒂什·达万航天中心发射了PSLV-C56运载火箭，搭载了7颗卫星。