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火箭技术的早期萌芽与技术初步火箭技术的早期萌芽与技术初步古典时代的落幕1814年9月7日，夜，雨35岁的美国律师佛朗西斯•斯科特•基 一夜无眠，忧心如焚基律师作为谈判小组的一员，前往敌英军旗舰 交涉释放被扣留的平民的虽然白天的交涉获得了令人满意的结果， 但由于英军将领在谈判时透露了当晚即将发动袭击的作战计划，为了 避免泄密，他们仍然被英军扣押，不能离去入夜后，英军如期发动 了攻击，从英军战舰编队里，无数的火龙冲天而起，飞向夜幕中的麦 克亨利堡虽然看不清战场的细节，忧心忡忡的基律师仍然一直停留 在甲板上守望着，直到拂晓晨光初现，他惊喜地发现，虽然麦克亨利 堡已经遭受重创，但敌人的攻势并未得逞，一面美国国旗仍然在城头 上飘扬基律师无法抑制心中的喜悦之情，挥笔写下了一首著名的诗 篇，其中写到： "and the rockets red glare, the bombs bursting in air, gave proof thro，the night that our flag was sti 11 there.（火箭映红了天空，爆炸声响彻空气，它们是此夜的见证，我们的旗 帜依然无恙）这首诗随后传遍了整个国家，并配上了乐曲。

在100 多年后的1931年3月3日，时任总统的赫伯特•胡佛签署法案，将 这首已经成为国家象征的《星条旗之歌》定为美利坚合众国的国歌 这是世界上唯一一首在歌词中出现了 “火箭”的国歌，也是“火箭” 在历史上留下的最深的印痕而当时英军用来攻击麦克亨利堡的火箭, 就是古典时代的火箭里最著名的康格里夫火箭历史学家们公认，得益于黑火药的发明，火箭的最早起源是在中 国1233年，蒙古大军攻破金国国都汴京，尽俘城内制造火器的工 匠，从而掌握了火箭这种新型武器在随后发动的蒙古第二次西征中， 蒙古大军横扫欧亚大陆，一直攻到现今德国境内1241年在莱格尼 兹城附近平原大败当时西里西亚与波兰联军，据西方史料记载，蒙古 军当时就使用了中国火箭，这也是有史可据的火箭在欧洲的第一次使 用蒙古大军的铁蹄虽然给占领区的各族人民带来了深重的灾难，但 火药和火箭却由此从中土传到了遥远的西方然而，当时的欧洲仍然 处于中世纪的“黑暗时代”，教会垄断了知识和科学，也阻碍了先进 技术和思想在欧洲的传播，意大利得益于其在东西方交流中的特殊地 理位置，成为欧洲最早装备、应用火箭的地区，意大利语“火箭”的 单词“rochette” ,也成为其他欧洲国家对“火箭”的称呼的词源, 例如英语单词“rocket” o到14世纪末，欧洲大陆的主要国家都普 遍装备了与中国传统式样相近的火箭。

然而，由于英吉利海峡的阻隔，以及岛国建军方略与大陆国家的 着重点不同，英国直到16世纪才开始装备火箭，而且因为火炮、火 枪技术的发展，应用并不广泛，使得英国的火箭技术明显落后于其他 欧洲国家然而，18世纪末，英国殖民军在印度南部遭到了抵抗力 量的大规模火箭袭击，损失惨重,这促使英国军械部决定研制军用火 箭在炮兵军官威廉•康格里夫的主持下，1805年，研制成功了古 典火箭的巅峰——康格里夫火箭，并被英军采用为制式装备与传统 的中国式火箭相比，康格里夫火箭有两项重要的改进，其一，是使用 了铁制的药筒（也就是发动机壳体），强度远远大于中国式火箭使用 的纸筒，不仅火药量可以显著增加，其燃烧稳定性和燃烧压力也明显 提高，射程也大幅度增加，可以达到2 000米以上；其二，是设置了 专门的弹头，以爆炸型弹头为主，其次是纵火型弹头，这使得康格里 夫火箭的毁伤能力有了质的提高1807年，英军向丹麦首都哥本哈 根发射了 4万支（一说为3万支）康格里夫火箭，使该城遭受了严重 破坏，大部分城区被烧为平地然而，真正令康格里夫火箭名扬后世 的，还是本文一开始就讲到的第二次美英战争中英军围攻麦克亨利堡 的战斗康格里夫火箭作为制式装备，一直使用到了 19世纪中期， 由于这种火箭仍然沿用了中国式火箭长长的发射杆，在实际使用时仍 较为不便。

1844年，另一个英国人威廉•赫尔在此基础上发明了一 种改进型的火箭赫尔火箭取消了笨重的发射杆，使用铁制的发射管 发射，为了保证取消发射杆之后火箭的飞行稳定性，在喷口处装设了 一个三瓣半圆形的挡板，利用喷I I燃气的压力产生推动火箭旋转的扭 力矩，赫尔火箭可以说是现代火箭的始祖，但由于沿用了落后的古典 火箭结构，与已经出现的近代线膛火炮相比，赫尔火箭处于绝对的劣 势，到1867年，英军做出了终止赫尔火箭改进的官方决定，持续了 7个世纪的古典火箭时代终于落下了帷幕古典火箭与现代火箭的重要区别古典火箭之所以在近代火器装备的竞争中落败，其主要原因有两 个，其一，是射程较小，其二，是精度较低然而究其根源，可以说 是其火箭发动机的性能已经不能满足近代战争的需求，而这正是古典 火箭与现代火箭的重要区别古典火箭使用的推进剂是黑火药，其能量密度小，燃烧速度慢, 用现代术语来讲，“比冲”太小，只有50^140秒左右，而现代先进 固体火箭可以达到300秒由于有了近代发展起来的现代科学体系, 为高能量密度的先进推进剂研制和发展指明了技术方向，无论是使用 液体推进剂还是固体推进剂，现代火箭都具有远远优于古典火箭的推 进性能。

然而，推进剂能量密度的提升，只是现代火箭优越性能的其中一 个方面导致现代火箭明显区别于古典火箭的特征，是拉瓦尔喷管的 发明和应用在古典火箭中，喷管是一个圆柱形的管型通道，当高温 高压的燃气冲出这种喷管时，会出现向侧面的突然膨胀，这使得燃气 的能量并不能完全用于推进火箭飞行，而是有很大一部分向四周分散 浪费掉了；而且，从这种喷管喷出的燃气最大速度只能达到声速，而 根据动量守恒定律，火箭的飞行速度取决于喷气速度（其实表征了发 动机推力）的大小，这进一步导致了燃气能量的浪费，限制了火箭飞 行速度的提高幸运的是，在提高另一种热机——蒸汽轮机工作效率 的研究中，为了更加有效地提高对高压蒸汽所含能量的利用率，在已 经发展成型的流体力学理论基础上，瑞典工程师古斯塔夫•德•拉瓦 尔经过长达8年的研究，于1890年发明了一种能够使得高压喷流尽 量膨胀、加速的喷管，被后人命名为拉瓦尔喷管，不仅应用在蒸汽轮 机中，还成为现代火箭应用的标准喷管形式拉瓦尔喷管可以看作由两个锥形管构成，其中一个为收缩管，另 一个为扩张管，二者之间通过曲线圆滑过渡，连接部分直径最小之处 称为喉部在火箭发动机工作时，高温高压的燃气首先从收缩管流向 喉部，此时燃气流速低于声速，遵循“流体在管中运动时，截面小处 流速大，截面大处流速小”的原理，不断加速，到达最窄的喉部时, 已经达到了声速。

而超声速气流的运动规律恰好与亚声速气流相反, 是流道截面越大，气流膨胀越充分，流速越快，冲过喉部的气流在扩 张管中继续加速，成为超声速气流理论上，在燃气压力高于大气压 力时，喷管扩张段越长、截面积越大，燃气膨胀、加速越充分，推进 效率越高，但是受到实际情况的限制，火箭发动机喷管长度只能在允 许的有限空间范围内尽量延长当燃气最终从喷管流出时，气流速度 可以达到每秒1 500〜5 000米，相当于声速的约4. 5到15倍，其动 量得到了极大的提升，发动机的推力也大大增加了现代的近距格斗 空空导弹发动机可以使得导弹在短短的一两秒中内加速至2七倍声 速、甚至更高的速度，拉瓦尔喷管带来的大推力功不可没拉瓦尔喷 管还为火箭带来了一个鲜明的附加特征，就是排气的尖锐呼啸噪音 ——超声速气流造成的激波噪音现代火箭的早期发展从十九世纪末开始，随着现代科技的爆发性发展，开始有科学家 将目光展望至无垠的宇宙，并认为火箭是未来人类星际旅行的唯一可 用的交通工具，为此，在欧美都出现了研制运载火箭的热潮而第一 次世界大战之后，儿个主要军事大国都深切感到现代战争条件下快速 高强度火力打击的重要性，并推动了军用固体火箭和火箭炮的发展, 使得火箭武器在沉寂了半个多世纪之后，重新在战场上占据了一•席之 地。

最终，火箭武器和运载火箭在第三帝国的末日武器计划中得到了 完美的结合，V-2火箭成为了世界上第一种用于实战的弹道导弹，并 成为战后各大国发展弹道导弹和运载火箭的基础早期俄罗斯/苏联火箭发展在火箭和航天发展史上，人们永远不会忘记三位科学先驭的名字, 他们分别是：俄罗斯的康斯坦丁•齐奥尔科夫斯基、美国的罗伯 特•戈达德和德国的赫尔曼•奥伯特其中,齐奥尔科夫斯基被称为 现代宇宙航行学的奠基人他最先论证了利用火箭进行星际交通、制 造人造地球卫星和近地轨道站的可能性，指出发展宇航和制造火箭的 合理途径，找到了火箭和液体火箭发动机结构的一系列重要工程技术 解决方案康斯坦丁 •齐奥尔科夫斯基1857年9月5 FI生于俄国伊热夫斯 科耶镇，童年因听觉儿乎完全丧失而辍学，14岁以后主要靠自学， 读完中学和大学数理课程1880年开始，齐奥尔科夫斯基在卡卢加 省博罗夫斯克县立学校任教并开始研究工作，其陆续进行的研究课题 有：金属飞艇、流线型飞机、气垫火车和星际火箭的基本原理等1883年，齐奥尔科夫斯基在一篇名为《自由空间》的论文中， 正式提出利用反作用装置作为太空旅行工具的推进动力，并提出，火 箭运动的理论基础是牛顿第三定律和能量守衡定律。

这些思想在1893 年发表的科幻小说《月球上》和1895年写的《地月现象和万有引力 效应》中得到了进一步发展1896年，他开始从理论上研究星际航 行的有关问题，进一步明确了只有火箭才能达到这个目的1897年， 他推导出著名的火箭运动方程式在这些工作的基础上，齐奥尔科夫斯基于1898年完成了航天学 经典性的研究论文《利用喷气工具研究宇宙空间》，接着，他乂于1910 年、1911年、1912年和1914年在《科学报告》上发表了多篇关于火 箭理论和太空飞行的论文这些出色的著作系统地建立起了航天学的 理论基础1903年，齐奥尔科夫斯基发表了世界上第一部喷气运动 理论著作《利用喷气工具研究宇宙空间》，提出了液体推进剂火箭的 构思和原理图，并推导出在不考虑空气动力和地球引力的理想情况下, 计算火箭在发动机工作期间获得速度增量的公式，为研究火箭和液体 火箭发动机奠定了理论基础在一篇名为《太空火箭工作：1903T927年》的文章中，齐奥尔 科夫斯基系统地总结了他在火箭和航天学研究过程中所做的工作和 取得的成就然后，他对航天的未来发展阶段进行了展望这些阶段 包括：火箭汽车、火箭飞机、人造卫星、载人飞船、空间工厂、空间 基地、太阳能的充分利用、外太空旅行、行星基地，以及恒星星际飞 行等。

他在文章中提出的在飞船中利用植物生产食物和氧气、依靠旋 转产生重力、更好地利用太阳能等思想至今仍是航天领域的研究方向在齐奥尔科夫斯基的论文和著作的影响下，一,批火箭和航天爱好 者走上了航天探索的道路他的成就也被欧美广泛承认，德国火箭先 驭奥伯特曾在致齐奥尔科夫斯基的信中说：“您已经点燃了火炬，我 们绝不会让它熄灭让我们尽最大的努力，以实现人类最伟大的梦 想〃遗憾的是，直到1935年因病去世，齐奥尔科夫斯基并没有活着 看到俄罗斯的火箭冲向宇宙苏联建立后，军方为了战备，支持了用 于战争的火箭武器的研制，未来苏联火箭的总设计师谢尔盖•科罗廖 夫也参与其中，并在1933年8月试射了第一枚被称为“09”号的液 体火箭但是，由于肃反扩大化，上世纪30年代末，大部分苏联火箭研 究人员和他们的支持者——图哈切夫斯基元帅…样，都遭到了清洗， 1938年6月，科罗廖夫被逮捕，送进了集中营，幸运的是，在死于 非命之前，他被…个新的命令挽救了1940年，由于被逮捕的优秀 专业技术人员数量太多，他们被命令按照专业组成设计团队，在监狱 中继续进行设计著名的轰炸机设计师图波列夫也受命组成自己的犯 人队伍，并及时地想起了自己的优秀学生科罗廖夫，将他从地狱边缘 拉了回来。

二战结束之前，苏联在火箭研究领域的最重要成就，。