作者：李新庄等
出版社：航空工业出版社
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航天模型试读：
前言
航天模型自20世纪40年代末50年代初问世以来，航天模型运动已成为国际航空模型运动的重要组成部分。我国是火箭的故乡，新中国成立后我国的航天事业得到了迅猛发展，取得了世人瞩目的成绩。但是，我国的航天模型运动起步却很晚，这与航天大国的地位极不相称。直至1992年，我国自行研制的模型火箭发动机通过投产鉴定，才为我国航天模型运动奠定了物质基础。时至今日，航天模型运动在我国的发展仍很不平衡。为了推动我国航天模型运动的普及和发展，为航空模型运动的深入改革，遵照《新世纪航空模型运动丛书》编委会的要求，航天第四研究院第四十一研究所组织力量，编写了这本《航天模型》，呈现给广大航天模型爱好者，以尽我们绵薄之力。
书中有关航空和航天方面的科技术语，均以《中国大百科全书·航空航天》为依据。物理量单位均采用国务院颁布的法定计量单位。例如，书中有关物质多少的量均采用质量（单位：克或千克），不用“重量”（重量与重力同义；单位为牛顿或千牛）；用“质心”，不用“重心”；有时为避免误解，书中行文以“质（重）量”表示。在提及产品好坏时，书中行文则以“品质”表示。
本书内容是这样安排的，即首先介绍航天模型运动发展史，接着介绍航天基础知识，而后讲述航天模型知识（第一章）。航天模型运动员和爱好者应该对有关航天知识有所了解，本书作为航天模型的入门书，有必要专辟一章（第二章），讲解航天基础知识，介绍什么是航天、航天运载工具、火箭和导弹、航天器、航天发展史及其展望，使航天模型运动员和爱好者对航天技术有一个概念性的了解。第三章讲解航天模型的飞行原理，包括模型火箭运动方程、阻力计算、稳定性问题和零部件设计方法。第四章讲述模型火箭的制作和组装工艺，包括所使用的材料和工具。第五章介绍模型火箭发动机，发动机是模型火箭的心脏，是非常重要的部件，但由于其特殊性，它是属于专业工厂生产的特殊产品，模型火箭运动员和爱好者只要会选用，并了解使用中应注意的事项就可以了。第六章讲述与飞行有关的装置，包括发射架、点火系统、回收装置，以及发射程序和故障的处理。第七章讲解助推/滑翔机和火箭/滑翔机的设计方法。第八章介绍一些特殊的模型火箭，如多级、捆绑式、载荷和仿真模型火箭以及新近发展的火箭推进模型飞碟。第九章介绍有关国内和国际模型火箭比赛的一些知识。
航天模型本书的读者群是广大模型火箭爱好者，主体对象是中学生，兼顾大学生（包括教练员和学校辅导老师）和高年级小学生，因此读者的年龄跨度和文化差距都比较大。因为在我国正式出版航天模型类的书籍还是第一次，所以有必要把相关内容尽量写进去，以适应广大读者的不同需求。对于高中学生来说，书中大部分内容，他们能够看懂；对于初中和小学生来说，难免有些地方稍深，可以略去不读；其余不同文化程度的读者，都可以根据自己的文化水平有选择地阅读。为此，书中对于稍深一点的内容，在标题的右上角加注*号，一般读者可以跳过去不读。例如，第二章的第四节，第三章的第一和第二节，第六章的第五节以及第七章，高中以下文化水平的读者可以不看，而不会影响阅读其余章节的内容。
参加本书编写的有：王铮［第一、二、四、七、八章，第三章第二（一）、（三）、（四）节和第三节，第六章第五节］、邵平［第三章第一节和第二（二）节，第六章第一、二、三、四、六节］、郭常胜［第五章］和李新庄［第九章］。全书由王铮统稿，配图、串编。初稿定稿后，曾在内部印刷试用。在中国宇航学会首届航天科普研讨会上，统稿人曾透露有关本书的写作情况，得到有关方面的关注。此后，《航空模型》杂志连载了本书的第三章至第八章内容；中国宇航出版社以《航天模型设计、制作与比赛》之名正式出版发行。此次收入“新世纪航空模型运动丛书”，统稿人再次通读了全书，更正了发现的错误；并依据与时俱进的理念，对第一、二、八章进行了增补。书中部分内容参考了张岛欧同志的《模型太空学基础》，王敬超同志的《模型火箭》和王铮同志的《航天基础知识》。由于编写人员的知识和写作水平有限，加之缺乏经验，虽多次校阅、修改，错误和疏漏仍在所难免。敬请读者和专家批评指正。
编者对关心本书写作和出版的中国航天报社总编石磊女士、航天四院四十一所原所长利凤祥先生和航空知识杂志社的赵然先生，深表谢忱。编者 2006年12月
第一章 航天模型概论
一、模型火箭
航天模型，顾名思义是仿航天器外形制作的一种可回收模型，隶属于航空模型，是供运动用的一种不载人的飞行器，其动力为模型火箭发动机，即一种微型固体火箭发动机。由于航天模型多呈火箭状，故通称模型火箭。换句话说，模型火箭是指不利用气动升力去克服重力，而是靠模型火箭发动机推进升空的一种航空模型；它装有使之安全返回地面的以便再次飞行的回收装置；为确保安全，它的结构部件必须由非金属材料制成。
模型火箭虽小，然而它要靠模型火箭发动机推进才能在大气中飞行。因此，设计和制作模型火箭需要多方面的知识，如空气动力学、火箭飞行力学等。要研究模型火箭在空气中飞行的稳定性和空气对它的阻力；要分析火箭的飞行轨迹，计算它的飞行高度；有条件时，还可以对模型火箭进行风洞试验，确定火箭最佳外形；进行模型火箭发动机静态性能测试试验，测量推力和工作时间，计算总冲量。
在发达国家的一些高等院校里，在理工科有关的课程上，甚至一些中学的物理课上，教师们经常以模型火箭作为讲课的题材，并在此基础上指导学生开展一些课题研究和模型火箭的制作。
二、模型火箭运动史
20世纪40年代末和50年代初，模型火箭运动在美国和捷克斯洛伐克兴起并得到发展。20世纪50年代，模型火箭逐步标准化、系列化和商品化，从而使模型火箭运动在全球范围内得到推广和普及。1957年，美国市场上出现了模型火箭套材及其专用的模型火箭发动机，并且成立了国家火箭技术学会（National Association of Rocketry，NAR），负责模型火箭技术的交流和管理。在此期间，东欧各国，如南斯拉夫、保加利亚和波兰等国，也在大力发展模型火箭运动。
由于模型火箭发动机的商品化，使模型火箭的研制、组装、发射变得简单，而且也更加安全可靠，从而激发了广大青少年和学生积极投入的巨大热情。他们灵活运用在学校学到的数学和工程知识，并积极向有关专家和工程技术人员请教，使得一整套以模型火箭为研究对象的理论和制作技术应运而生，并不断完善。
1959年，国际航空联合会（Federation Aeronautique International，FAI）审议并通过国际模型火箭竞赛规则（1984年以后执行的规则为《FAI运动规则，4d部分，航天模型》）。从此，模型火箭运动正式列入国际航联所属的国际性比赛项目。
1966年5月，在捷克斯洛伐克举行了首届模型火箭国际赛，仅有7个国家参加，除美国外，其余为东欧6国，即波兰、罗马尼亚、民主德国、保加利亚、南斯拉夫和东道主捷克斯洛伐克。
1972年9月，在南斯拉夫举行了第一届世界航天模型锦标赛，除美国和东欧6国外，参加的国家还有：澳大利亚、加拿大、联邦德国、西班牙、埃及、荷兰和英国等。从此，世界航天模型锦标赛成为国际航天模型最高级别的竞赛。此后每2～3年举行一届：1974年在南斯拉夫、1978年在保加利亚、1980年在美国、1982年在波兰、1985年在保加利亚、1987年在南斯拉夫、1989年在罗马尼亚、1992年在美国、1994年在波兰、1996年在斯洛文尼亚、1998年在罗马尼亚、2000年在斯洛伐克、2002年在捷克、2004年在波兰、2006年在哈萨克斯坦，共举行了15届世界航天模型锦标赛。
除世界锦标赛外，每年还举办洲际锦标赛及公开赛，如欧洲航天模型锦标赛、国际航天模型公开赛和北美航天模型竞赛等。
1991年，亚洲的日本成立了模型火箭学会，引进美国的模型火箭技术，大力发展和加强本国的模型火箭运动实力。
目前模型火箭技术已经发展到一个新的阶段，例如，采用计算机辅助设计（CAD）和风洞试验技术进行模型设计；采用新材料、新工艺，以提高模型火箭发动机的性能和安全可靠性。因此，模型火箭运动的普及程度和运动水平都在不断提高，不断出现新的飞行纪录；同时，仿真模型火箭和大型模型火箭技术也在逐步发展和不断完善，并开发其应用领域，前景十分可观。
此外，一些新的航天模型也随着人类的新发现和科幻电影的问世而发展，如采用模型火箭发动机推进的模型飞碟已在欧美逐渐兴起。
三、中国模型火箭运动的发展
中国是火箭的发源地，早在12世纪，我们的祖先就研制成功与现代模型火箭发动机相类似的火药火箭，如图1-1所示。但是，现代化的模型火箭运动在我国起步却很晚。图1-1 火药火箭1—火箭结构剖视图；2—箭杆部件；3—装配后的火箭；4—点燃火箭
20世纪50～60年代，我国曾在小范围内开展过模型火箭运动，主要是用作表演，虽也曾组织有关力量对模型火箭技术进行过探讨和初步研究，但由于模型火箭发动机的安全问题未能解决，致使模型火箭运动在我国的推广和普及一度受阻。随着改革开放的深入，模型火箭运动又提到了议事日程上。
1990年5月，国家体委、中国宇航学会和中国科协联合委托当时的中国航空航天工业部第四研究院第四十一研究所（简称41所）开发模型火箭技术。1991年41所研制出了系列模型火箭发动机，获国家发明专利。随后进行模型火箭及其配套产品的开发，1992年底通过陕西省投产鉴定。为此，41所成立了四凯模型火箭公司，即今天的中天火箭技术有限责任公司模型火箭分厂，专门从事模型火箭发动机和模型火箭的开发和生产，供应市场。模型火箭系列产品的开发成功，填补了国内航天模型的空白，为在我国推广和普及模型火箭运动创造了良好的条件。如图1-2所示为航天四院中天火箭公司模型火箭分厂生产的部分模型火箭产品。图1-2 中天火箭公司模型火箭分厂生产的部分模型火箭
在此期间，国家体委于1993年7月派员去罗马尼亚观摩和考查欧洲航天模型锦标赛。1994年，我国代表队首次参加第10届世界航天模型锦标赛，取得高度项目亚军的好成绩。1996年，我国代表队又在第11届世界航天模型锦标赛上夺得少年高度项目亚军。1998年7月11～18日，在罗马尼亚举行的第12届世界锦标赛上，我国选手获得降落伞留空项目的团体冠军，少年火箭助推/滑翔机留空项目亚军和个人第三名的好成绩。2000年，在斯洛伐克举行的第13届世界锦标赛上，我国共有30名运动员参赛，是参赛人数最多的国家。共取得两项第3名（S3A和S4B），两项少年亚军（S4B和S8E）。
2002年10月在捷克卡鲁帕伊市举行的第14届世界锦标赛上，中国队18人参赛，获火箭助推/滑翔机（S4B）成年组团体亚军。2004年9月，在波兰德布林举行第15届世界锦标赛，中国队取得骄人的成绩，获得遥控火箭助推/滑翔机（S8D）青年团体第一名和青年个人第一名，自旋翼模型火箭（S9A）青年团体第一名和遥控火箭助推/滑翔机（S8EP）成人团体第一名。2006年9月，在哈萨克斯坦的俄属拜克努尔发射场举行的第15届世界锦标赛上，中国队包揽了遥控火箭助推/滑翔机（S8D）的青年组个人前3名和团体第一名。
模型火箭产品问世以后，以其特有的魅力，吸引了广大青少年及模型火箭爱好者。模型火箭运动越来越受到众多爱好者的喜爱。1995年，国家体委正式将航天模型运动列入青少年航空模型比赛项目；1997年，又将其作为全国航空模型正式比赛项目。中国模型火箭运动已步入正轨，模型火箭运动在一些大中城市的中小学中得到推广和发展，有些城市还举办了模型火箭比赛。2000年以后，我国模型火箭运动更有了新的起色。
2000年5月30日～6月2日，在宁波举行了第一届全国体育大会航空模型比赛的航天项目竞赛暨航空航天模型锦标赛，共有19个省、市、自治区、行业代表队，124名选手参赛。比赛项目有降落伞留空（S3A）、飘带留空（S6A）、助推/滑翔机（S4B）和遥控火箭助推/滑翔机（S8D）4个项目。经过激烈角逐，决出4名比赛项目的冠军和4个锦标赛团体冠军，并且产生了航天模型综合团体赛的名次。
2000年8月12～16日，“孔雀杯”全国青少年航空航天模型锦标赛在苏州举行，参赛运动员达到146人，共决出S4A、S3A/2、S6A和S8D诸项冠军。在S8D遥控火箭助推/滑翔机比赛中，许多模型留空时间达到4分钟以上。此后，凡举行全国性航空航天模型锦标赛，都有航天模型的参赛项目。
为了在广大青少年和中小学生中普及和推广模型火箭运动，国家体育总局、教育部、共青团中央、全国妇联、中国科协和国防科工委联合举办2000“飞向北京——飞向太空”全国青少年模型火箭比赛，得到全国十多万中小学生的热烈响应。在全国各地比赛的基础上，于2000年8月在无锡举行决赛，全国有15个省、自治区和直辖市，共派出26个代表队，136名运动员参赛，总共决出中小学男子和女子4个组别的“神箭”带降（S6A）、“东风一号”伞降（S3A）、“长征三号”伞降（S3B）的第一名。此后每两年均举行一次“飞向北京——飞向太空”的全国青少年模型火箭比赛。
除全国举行航天模型比赛外，各省市也举办自己的模天模型比赛，这方面江西举办得最多。
四、开展模型火箭运动的意义
（一）理想的教学工具1.有利动手动脑制作一枚外形美观、结构合理的模型火箭，需要一定的技巧和较强的动手能力，因而是中、小学生上劳作课的理想教学内容。欧美一些国家规定，必须为4～12岁的儿童开设模型火箭制作课程。当前我国中、小学教育中，学生缺乏起码的动手能力是一个很突出的问题，这已引起社会各界的广泛关注。通过模型火箭运动在中、小学校的推广和普及，对提高学生素质，培养他们在德育、智育、体育和美育方面的全面发展，都会起到良好的作用。对改变我国只重书本的应试教育会起到良好的推动作用。2.加深对基础课的理解
模型火箭技术不仅可用于劳作教学，还可应用于基础课程的教学，加深学生对基础课的理解。例如，在物理教学中，应用模型火箭可以很直观地让学生理解牛顿运动定律和万有引力。通过模型火箭的制作，也可让不同年级的学生加深对数学的理解，尤其是加深对几何学和三角学的认识和应用能力。对于航空航天院校的学生来说，可以帮助他们学习和掌握空气动力学和飞行力学等方面的知识。（二）培养未来航天人才
航天与航空一样，是当今人类认识和改造自然进程中最活跃、最有影响、也最有发展前途的科学技术领域，它的发展需要大批热爱航天事业的优秀人才，积极投身并努力服务于其中。在青少年中广泛开展模型火箭运动，是普及航天知识，培养和造就航天后备人才的重要途径之一。例如，美国历届参加世界航天模型锦标赛的青少年中，有许多人后来上大学，攻读航天工程，并获得学士以上学位，其中不少是博士。罗伯特·贝得荣（Robert Beidron）就是其中之一，在1974年的捷克斯洛伐克世界锦标赛上，当时年仅14岁的他获得一枚银牌，后来取得宇航工程学士、硕士和博士学位。同年参赛的选手米切尔·米司（Michael Micci），时年20岁，是一位机械系学生，后来获得宇航工程学学士和固体火箭燃烧学博士学位，在美国宇航推进器研究中心任职。
青少年由于从小参加航天模型运动，增加了对航天事业的了解和热爱，从而使其下定毕生投身航天事业的决心，并为此作出贡献。（三）活跃人民文化生活
模型火箭作为一种集知识性和趣味性于一体的体育、娱乐和科普器材，既可以用于体育竞技，又可以用于教学，还可以用于娱乐和一些大型庆典活动。在1996年首届珠海航空航天博览会开幕式和广州天河“航天奇观”开馆仪式上，都曾进行过模型火箭发射表演，其景象非常壮观。一瞬间，随着“嗖嗖”的声响，千百枚火箭齐射蓝天。仰首天空，漫天五彩缤纷的降落伞和飘带随风飘扬，有如千百朵绚丽的花朵漂浮蓝天，煞是好看，给庆典活动增加了许多乐趣。
第二章 航天基础知识
在具体讲解航天模型之前，我们首先简单地介绍一下有关航天方面的基础知识，以帮助我们对航天模型的理解。
一、广漠无垠的太空
每当夏夜，我们坐在户外乘凉时，仰首翘望夜空，只见银河高悬，繁星点点，那就是高深莫测、广漠无垠的太空。
太空又称宇宙空间或外层空间，它是无限大的空间，由无数个星系组成，银河系仅是其中之一，太阳系又是银河系的一部分，而我们生活的地球只是太阳系的一颗行星。地球赤道的直径为12756千米，而太阳赤道的直径为1392000千米，二者的距离约1.5亿千米。
现在，人类已探明的太阳系有九大行星（2006年，国际天文学联合会定义太阳系共八大行星，冥王星被降格为矮行星），依据离太阳的远近排列，依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。它们都沿着同一方向，自西向东绕着太阳转动。它们中的大多数在同一平面内沿椭圆形轨道运行，如图2-1所示。距离太阳最远的冥王星，其运行轨道的平均直径约为120亿千米，但是太阳系的边缘可能远远大于这个数字。
太阳系只是银河系中很小的一部分，银河系中像太阳那样的恒星估计在1000亿颗以上，整个银河系的范围约为10万光年（1光年12=9.46×10千米）。而银河系也只是太空的一个组成部分，可见太空是无限的。俗话说，天外有天，天大无边，这是千真万确的。图2-1 太阳系的九大行星
二、航天与航空
航空和航天是当今人类认识和改造自然过程中最活跃、最有影响力、也最有发展前途的科学和技术领域，是人类文明高度发展的重要标志，也是衡量一个国家科学和技术水平以及综合实力的重要标志。
大家都见过天上飞的飞机，有人还坐飞机旅行过，这种在空中的飞行活动就叫做“航空”。现在，我们可以给航空下一个明确的科学定义：
航空是指载人或不载人的飞行器在地球大气层中的航行活动。航空活动的范围主要限于离地面30千米的大气层内。在大气层中航行的飞行器（航空器），只要克服自身的重力就能升空。比空气轻的航空器，如气球、飞艇，利用空气静力升空；比空气重的航空器，如飞机、直升机，则要利用空气动力才能升空，风筝也是利用空气动力升空的一种最原始的航空器。可见，航空离不开地球的大气圈，也摆脱不了地球的引力作用。
现在，我们再给航天下一个科学定义：
航天是指载人或不载人的飞行器在太空的航行活动，也叫做空间飞行或宇宙航行。航天包括：环绕地球的运行、飞往月球或其他星球的航行（包括环绕某一天体运行、从其近旁飞过或在其上着陆）、行星际空间的航行及飞出太阳系的航行。可见，航天活动的范围要比航空活动的范围大得多。由于航天活动的范围很大，所以我国著名科学家钱学森建议，将航天分为两类：一类，在太阳系内的航行活动叫做航天；另一类，在太阳系以外的航行活动叫做航宇。
航天不同于航空，航天要在极高真空的太空以类似于自然天体的运动规律飞行。因此，航天首先必须有不依赖空气、且具有巨大推力的运载工具——火箭。
航天的关键在于航天器必须具有极高的飞行速度，能够克服或摆脱地球的引力；如果要飞出太阳系，则飞行器还必须能够摆脱太阳的引力。所谓第一、第二和第三宇宙速度，就是航天所需的三个特征速度。
第一宇宙速度是物体摆脱地球引力的速度，即物体环绕地球自由旋转而不会落回地面的速度。假设地球为一圆球，物体环绕地球运行的最低轨道半径是与地球半径相同的圆形轨道，则2
其中，R=6378千米，为地球半径；g=9.81米/秒，为地球重力加速度。
第二宇宙速度是地球上物体脱离地球引力成为环绕太阳运行的人造行星所需要的最小速度，是第一宇宙速度的倍，为
第三宇宙速度是地球上物体飞出太阳系的最小速度，为
现在的火箭完全可以达到第三宇宙速度，即便以这样的速度飞离太阳系，进入离地球最近的恒星“比邻星”，也需要76121年（比邻星距地球4.22光年），这么长的时间，对于人类来说，是不可想象的。只有当飞行器的速度接近光速时，这种飞行才有实际意义。
在航空和航天界，科学家通常用马赫（Mach）数，也叫做Ma来表示物体的飞行速度和气流的流动速度，马赫数Ma为气流速度V与当地声速a之比，为
当Ma＜0.8，称为亚声速；Ma=0.8～1.2，称为跨声速；Ma=1.2～5.0，称为超声速；Ma＞5.0，称为高超声速。在海平面的大气中，声速约为340米/秒。
三、火箭和导弹
（一）火箭火箭是依靠火箭发动机喷射工质产生反作用力向前推进的飞行器，火箭自身携带全部推进剂（燃料和氧化剂，它既是能源，又是工质源），不依靠外界工质产生推力，可在大气层内和大气层外飞行，是实现航天飞行的运载工具。
火箭的应用非常广泛，一般可分为民用和军用两个方面。民用方面，包括节日用的小火箭、增雨防雹火箭到探空火箭，乃至将人类送入太空的巨型运载火箭；军用方面，包括野战火箭弹和各类战略、战术导弹。此外，火箭还有许多其他用途，如用于飞行器旋转稳定的旋转火箭；姿态控制和末速度修正的微调火箭；多级火箭级间分离用的分离火箭；驾驶员的座椅或座舱应急用的救生火箭或逃逸火箭；以及信号火箭、雷达假目标火箭等。
火箭的基本组成有：推进系统、箭体结构和有效载荷。有控火箭还装有制导和控制系统，以及遥测、安全自毁和其他附加系统。
推进系统是提供火箭飞行动力的能源和工质源。最常用的推进系统是化学火箭发动机，它分为固体火箭发动机、液体火箭发动机和固—液混合火箭发动机。
箭体结构用于装载火箭的所有部件，使之成为一个整体。通常，固体火箭发动机的壳体、液体火箭发动机的推进剂贮箱都构成箭体的一部分，此外还包括尾翼、级间段、仪器舱结构和有效载荷的整流罩等。
有效载荷是火箭所要运载的物体。就火箭用途而言，军用火箭的有效载荷是战斗部（弹头）；科学研究火箭的有效载荷是各种科学仪器；运载火箭的有效载荷是人造卫星、飞船或空间探测器等航天器。
制导和控制系统，也叫做导航和控制系统，用于克服各种干扰，以稳定和控制火箭飞行姿态，使之按一定的弹道飞行。（二）运载火箭
当前人类航天的主要工具是巨型运载火箭，所以我们简要介绍一下有关运载火箭的知识。
运载火箭是由多级火箭组成的航天运载工具，其用途是把人造卫星、载人飞船、空间站或空间探测器等有效载荷送入预定轨道。运载火箭是在第二次世界大战后，在中远程导弹的基础上发展起来的。如美国的“德尔它”运载火箭是由雷神中程导弹改装的；“大力神”和“宇宙神”运载火箭则是由洲际导弹改装的；俄罗斯的“东方”号、“联盟”号运载火箭也是由远程导弹改装而成的。
运载火箭通常由2～4级组成，每一级都包括箭体结构、推进系统、导航和控制系统等；末级有仪器舱，其内装有导航和控制系统、遥测系统和发射场安全系统，这些系统中的有些部件分别放置在各级的适当位置。级与级之间靠级间段连接。有效载荷在仪器舱的上部，外面罩有整流罩。每当运载火箭的一级工作完成后，即与火箭脱离，同时上一级工作，运载火箭组成示意如图2-2所示。图2-2 运载火箭组成示意图
为了增加火箭的起飞推力，许多运载火箭的第一级外围捆绑有助推火箭，也叫做助推器。相对于助推器，运载火箭中间部分的推进系统叫做芯级。芯级和助推器可以是液体火箭发动机，也可以是固体火箭发动机。一般地，芯级多为液体火箭发动机，助推器常采用固体火箭发动机。
运载火箭的制导系统大都采用自主式全惯性制导。整流罩是一种硬壳式结构，用于保护在大气层中飞行的有效载荷，飞出大气层后，即可抛掉。整流罩通常沿纵向分为两半，由弹簧或无污染爆炸索产生分离力，使之分开。（三）导弹
导弹是依靠制导系统来控制飞行轨迹的火箭式或无人驾驶飞机式武器。导弹由战斗部、动力装置（推进系统）、制导和控制系统，以及弹体结构组成。显然，火箭式导弹就是有效载荷为战斗部的火箭。导弹是导弹武器
系统的一部分，整个导弹武器系统包括导弹、地面（机载和舰载）设备、发射系统及指挥、通信和控制系统等。1.导弹分类
①按发射地点和攻击目标分
a.从地面发射攻击地面目标的地地导弹。按射程又可分为近程（1000千米以内）、中程（1000～8000千米）和远程（8000千米以上）或洲际导弹。地地导弹一般攻击地面固定目标，但在近距离内也可用于攻击活动目标，如反坦克导弹。
b.从地面发射攻击空中目标的地空导弹，也叫做防空导弹。按攻击目标的飞行高度分为超低空（1千米以下）、低空（1～10千米）、中空（10～20千米）和高空（20千米以上）导弹。反弹道导弹也属于地空导弹，按拦截高度分为低空拦截（320千米以下）和高空拦截导弹。
c.从地面发射攻击舰艇的反舰导弹和岸舰导弹，以及攻击潜艇的反潜导弹。
d.从舰艇发射攻击舰艇的舰舰导弹、攻击地面目标的舰地导弹、从潜艇发射攻击地面目标的潜地导弹。
e.从空中发射攻击空中目标的空空导弹、从空中发射攻击地面或舰艇的空面导弹，前者也叫做空地
导弹，后者也叫做空舰导弹。
②按攻击目标的性质分
a.战略导弹
这类导弹是用于毁伤敌人重要战略目标和保卫自己战略要地的。前者是进攻型的，后者属于防御性的。战略导弹可以从地面固定或机动发射装置、战略轰炸机或潜艇上发射，包括远程弹道导弹、远程巡航导弹、潜地导弹、反弹道导弹。战略导弹必须具有很强的生存能力和极大的破坏力，因为它们的造价太高。
b.战术导弹
这类导弹是用于毁伤敌人战役战术纵深内的目标或直接支援部队战斗的。其特点是：射程远、飞行速度快、威力大和命中精度高，如反坦克导弹、近程地地导弹、战术巡航导弹，以及地空、空空、空地、岸舰、舰舰和舰空导弹等。
③按飞行方式分
a.弹道导弹
这类导弹形如巨型炮弹，飞行时除了一小段为有动力飞行并进行控制外，其余全部沿着只受地球重力作用的椭圆弹道飞行，如图2-3所示。图2-3 弹道导弹飞行的弹道
弹道导弹的主要战术技术指标有：射程、战斗部质（重）量、命中精度、反应时间、基地生存能力、弹头突防能力、使用环境条件及可靠性等。
b.巡航导弹
形似飞机的一种导弹，早期也叫做飞航导弹，其飞行轨迹由气动升力、喷气发动机推力和重力确定。2.导弹与火箭的区别
从导弹的定义看，一部分导弹是有效载荷为战斗部的火箭，它们都是依靠火箭发动机产生的推力前进的。但是无人驾驶飞机式的导弹，有的则不一定全部采用火箭发动机，因为它们多数在大气层中飞行，攻击近距离的地面、海上或空中目标，所以这类导弹常采用固体火箭助推，而以涡轮喷气或涡轮风扇发动机续航，也有采用冲压发动机的。
火箭的动力装置只能是火箭发动机。因此，火箭可以用作导弹，但导弹不都是火箭。*四、火箭推进
火箭能在大气中，也能在真空状态的太空中飞行，这是因为它带有依靠自身携带的推进剂进行工作的喷气推进系统——火箭发动机，它不依赖周围介质（空气），能源在火箭发动机内转化为工质的动能，形成高速喷射流排出发动机而产生推力。根据能源的种类，分为化学、核、电和太阳能火箭发动机。现在最常用的是化学火箭发动机。依据化学推进剂的物理状态，又分为固体、液体和固—液混合火箭发动机。下面，我们以化学火箭为例来推导火箭的推力和飞行速度。（一）火箭推进原理
设在任一时间t，火箭质量为M，飞行速度为，在t+dt瞬间，火箭的质量由两部分组成：（）和（）。这两部分的飞行速度分别为（如图2-4所示）
其中，为火箭每秒喷射出的工质（燃气），；为工质相对于火箭向后喷射的速度。根据动量定理，有
其中，为火箭所受各种外力的向量和；除推力外，还包括火箭表面静压力、气动阻力、重力和升力等。略去二阶微量，得图2-4 瞬时火箭飞行速度
外力中的气动阻力和重力不应包括在火箭的推进力中，因此可用如图2-5所示的环境条件来研究火箭推力。以两根柔性带将火箭固定在水平推力台上，火箭的重力由柔性带承受，水平分量为零。推力支架有足够的刚性，火箭发动机工作时，火箭完全静止，因此无气动阻力。在火箭与支架之间安装推力传感器，可以测出火箭的推力。图2-5 推导火箭推力的环境条件
火箭外表面承受当地大气压强p，喷管出口面A上作用着推进剂ae燃烧产物的压强p，此时，作用在火箭上的轴向力只有推力传感器测e得的力Q和静压力合力A（p-p）。因为火箭固定不动，所以dV/dt=0，eea取火箭向前为正，则式（2-2）的标量形式为
火箭推力T与推力传感器测得的Q值大小相等，方向相反，因此
式（2-4）即为火箭的推力公式。由此可见，火箭的推力是作用于火箭内表面上燃烧产物的压力和作用于外表面上介质的压力的轴向合力。
将式（2-4）改写成
式中，，为有效排气速度。由牛顿第二定律得
而
因此，由式（2-6）和式（2-7）有
积分上式，得
对于单级火箭，M=M+M，M是推进剂的质量，它在火箭飞行0pp过程中被烧掉，因此，推进剂烧完时的火箭飞行速度是
式（2-8）表示，单级火箭在发动机熄火后达到的速度为发动机的有效排气速度乘以火箭起飞质量与发动机熄火时的火箭质量之比的自然对数。
前面提到的三个宇宙速度，要用单级火箭来实现是不可能的，从而提出多级火箭的概念。由多台火箭发动机串联成的多级火箭的最终速度是
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