通过化学反应（燃烧）释放能量。这是目前唯一能将人类送入太空的实用化动力系统。

液体火箭发动机（相关详细内容见第三节）

• 原理：将液态的燃料和氧化剂分别储存在储箱中，通过涡轮泵送入燃烧室混合燃烧。

• 常见推进剂：

    液氧/煤油：例如SpaceX的梅林发动机、中国的YF-100发动机。性能可靠，成本相对较低。

    液氧/液氢：例如航天飞机的主发动机RS-25、欧洲的火神发动机。比冲最高，但液氢密度低、储存温度极低。

    四氧化二氮/偏二甲肼：传统推进剂，有毒但可长期储存，常用于导弹和早期飞船。

固体火箭发动机长（相关详细内容见第二节）

• 原理：将燃料和氧化剂预先混合成固态的药柱，装填在发动机壳体内。点燃后，药柱从内向外燃烧。

• 应用：火箭助推器（如航天飞机的固体助推器）、导弹、小型火箭。

混合火箭发动机

• 原理：通常使用一种固态燃料和一种液态氧化剂。结合了固体和液体发动机的一些特点。

• 应用：维珍银河的 太空船二号 使用此类型发动机。

这些发动机不依赖化学反应，通常推力很小，但效率（比冲）极高，适合长期加速，如星际航行或卫星位置保持。

电推进发动机

• 原理：用电能（通常来自太阳能电池板）将推进剂（如氙气）电离，然后用电场或电磁场将离子加速并高速喷出。

• 优点：比冲极高，是化学发动机的10倍以上，极其节省推进剂。

• 缺点：推力极小（通常只有牛顿甚至毫牛量级），需要长时间工作才能累积速度增量。

• 类型：离子发动机、霍尔效应推进器（应用最广）。

核热推进发动机

• 原理：用核反应堆裂变产生的热量直接加热推进剂（如液氢），然后使其通过喷管膨胀喷出。

• 优点：比冲约为化学发动机的2倍，同时能提供可观的推力。

• 缺点：技术复杂，存在核安全和核废料处理问题。目前仍在研发中，是未来载人火星任务的热门候选。

点火： 接收到指令后，点火器启动，产生高温火焰和粒子流。

燃烧： 点火器引燃药柱的暴露表面。燃烧在药柱的整个暴露表面上稳定进行，并向药柱内部逐层推进。

燃气生成： 燃烧产生大量高温高压燃气，充满整个燃烧室。

产生推力： 高压燃气通过喷管膨胀并加速到超音速，向后喷射。根据牛顿第三定律，发动机因此获得一个向前的反作用力——推力。

工作结束： 当所有推进剂燃烧殆尽时，发动机停止工作。

导弹武器： 各种地对空、空对空、弹道导弹等，利用其快速反应和随时待命的特性。

航天运载器：

助推器：如航天飞机的固体助推器（SRBs）和许多运载火箭的第一级，提供巨大的初始推力。

上面级发动机：用于将卫星送入最终轨道。

逃逸系统： 载人飞船（如神舟飞船）顶部的逃逸塔，在发射台或低空应急时，能迅速将乘员舱拉离危险区域。

推进剂为液态：这是与固体火箭发动机最根本的区别。

可调节推力：通过控制推进剂的流量，可以实时调节推力的大小，甚至关机后再重新启动。

高比冲：通常比固体火箭发动机效率更高（比冲是衡量火箭发动机效率的关键参数）。

系统复杂：需要贮箱、管道、涡轮泵、阀门、燃烧室和喷管等多个精密部件协同工作。

1、推进剂贮箱：用于储存燃料（如煤油、液氢）和氧化剂（如液氧）。

2、输送系统：

• 挤压式：使用高压惰性气体（如氦气）将推进剂从贮箱“挤”入燃烧室。结构简单，但推力较小，常用于姿态控制或上面级发动机。

• 泵压式：使用涡轮泵来高速抽取和加压推进剂。这是大型液体火箭发动机的主流方式，能提供极高的燃烧室压力，从而产生巨大推力。

3、燃烧室：燃料和氧化剂在这里混合并剧烈燃烧，产生高达数千摄氏度、数十个大气压的高温高压燃气。

4、喷管（拉瓦尔喷管）：这是将热能转化为动能的关键部件。其形状先收敛后扩张。燃气在收敛段加速至音速，在喉部达到音速，然后在扩张段继续膨胀，加速至超音速（可达音速的3-4倍）。根据伯努利原理和气体动力学，这个过程将燃气的压力和热能高效地转化为向前喷射的动能。

5、涡轮泵：泵压式系统的“心脏”。它本身是一个小型动力系统，通常由预燃室产生的高温燃气驱动涡轮，涡轮再带动分别输送燃料和氧化剂的泵高速旋转。

6、阀门与控制器：精确控制推进剂的流量、混合比以及发动机的启动与关机。液体火箭发动机是一种使用液态化学物质作为推进剂的火箭发动机。这些推进剂包括燃料和氧化剂，它们分别储存在不同的贮箱中，通过一套复杂的输送和喷射系统被送入燃烧室，在那里混合并燃烧，产生高温高压的燃气，再经过一个超音速喷管加速排出，从而产生巨大的推力。

启动：发动机接收到启动指令后，打开各种阀门。推进剂在初始压力或启动器的帮助下开始流入燃烧室和预燃室（如果适用）。

点火：点火器在燃烧室内产生一个初始的火花或火焰，引燃流入的燃料和氧化剂混合物。

涡轮泵工作：

燃烧产生的一部分燃气（或专门在预燃室中产生的燃气）被引导至涡轮，驱动涡轮高速旋转。

涡轮与燃料泵和氧化剂泵同轴连接，带动它们将主贮箱中的推进剂以极高的压力和流量泵出。

燃烧：被涡轮泵加压后的燃料和氧化剂通过喷注器，以雾化的形式高速喷入燃烧室，实现高效混合和充分燃烧，持续产生高温高压燃气。

膨胀与喷射：高温高压燃气进入拉瓦尔喷管。在喷管的收敛段，燃气加速；在喉部，流速达到音速；在扩张段，燃气继续膨胀，压力和温度下降，流速急剧增加至超音速，最终以极高的速度向后喷射。

产生推力：根据牛顿第三定律，发动机将超音速燃气向后喷出，燃气就给火箭一个大小相等、方向相反的反作用力，这就是推力。推力的大小取决于喷出的燃气质量和速度。

调节与关机：地面控制系统通过调节推进剂阀门来改变流量，从而调节推力大小。当需要关机时，关闭主阀门，切断推进剂供应，燃烧停止，推力消失。

航天运载火箭、卫星与空间平台、载人航天深空探测、可重复使用运载器。

主力级发动机：大型运载火箭的一级、二级甚至三级，通常使用大推力的液体火箭发动机。

SpaceX 猎鹰9号：使用9台“梅林”液氧煤油发动机作为一级动力。

中国长征五号：使用2台YF-77液氢液氧发动机作为芯一级动力，4台YF-100液氧煤油发动机作为助推器。

上面级发动机：在火箭飞出大气层后，上面级发动机负责将卫星等载荷精确送入目标轨道（如地球同步转移轨道、深空轨道）。这类发动机通常强调高性能和高可靠性，可多次启动。例如：欧洲火神发动机、中国YF-75D发动机（液氢液氧）。

总体设计：负责发动机的整体方案、参数确定、系统协调和技术抓总。

结构与性能设计：

• 固体发动机：聚焦于装药设计、内弹道性能计算和结构强度分析。

• 液体发动机：负责燃烧室、涡轮泵等核心部件的设计与优化。

机械与部件设计：负责阀门、管路、作动器等具体部件的设计、仿真与验证。

仿真与数值分析：利用专业软件进行流体力学、结构力学、燃烧过程的模拟与优化。

推进剂与材料：研发与发动机匹配的固体推进剂或液体燃料/氧化剂，以及所需的特种功能材料。

工艺与制造工程：衔接设计与生产，负责制定制造流程、解决工艺问题并提升产品质量与效率。

以固体火箭为例包括：1. 药柱制造与成型工艺、2. 绝热层与包覆层成型工艺，3. 壳体制造工艺，、4. 喷管制造工艺，5. 界面粘接与无损检测工艺

壳体是承受高压的“生命线”。

• 高强度金属材料精密加工与热处理：对高强度钢、钛合金等材料进行精密旋压、锻造、机械加工，并通过严格的热处理工艺获得所需的强度和韧性。

• 复合材料缠绕技术：这是现代先进发动机的主流。将碳纤维、玻璃纤维等浸渍树脂后，通过计算机控制的缠绕机，按照最优的纤维路径在芯模上缠绕成型，然后固化。这种工艺能实现极高的强度-重量比。

可重复使用：以 SpaceX 的猎鹰9号火箭为代表，其梅林发动机经过专门设计，可以承受多次点火和回收时的严酷环境，极大降低了发射成本。

全流量分级燃烧循环：一种极其复杂但性能最高的液体发动机循环方式。SpaceX 的猛禽发动机（为星舰研制）是首个投入使用的全流量分级燃烧循环发动机，使用液氧/甲烷推进剂，旨在实现完全可重复使用和火星任务。

甲烷发动机：甲烷（CH₄）作为燃料，积碳少、性能适中，并且有望在火星上就地取材生产，因此被视为下一代可重复使用火箭和深空探测的理想燃料。例如猛禽发动机、Blue Origin 的 BE-4。

核动力推进：包括核热推进和核电推进，被认为是实现快速载人火星航行乃至更远深空探索的关键技术。

上述火箭可以看出，当前火箭动力技术正朝着多元化方向发展，以满足不同的任务需求：

固体发动机：优势在于结构相对简单、可靠性高、准备周期短、可长期贮存。这使得固体火箭在快速响应发射和小卫星组网任务中扮演着不可替代的角色。例如，引力一号、力箭一号等大型固体火箭的出现，极大地扩充了我国中低轨卫星的规模化发射能力。

液体发动机：传统液体燃料火箭运载能力更强，而新一代的液氧甲烷发动机正成为研发热点。甲烷具有成本低、燃烧清洁不易积碳的优点，被认为是实现火箭可重复使用的理想燃料，能显著降低发射成本。蓝箭航天的朱雀二号在该领域取得了领先突破。

固液混合：长征六号改的成功首飞，开创了我国固液捆绑火箭的先河。这种设计巧妙地结合了液体芯级推力稳、性能高和固体助推器推力大、响应快的优势，是技术上的重要创新。