火箭发动机，也就是冲压发动机，这是目前结构最简单（没有旋转件）、一次性使用、能够提供较大推力的最好的发动机。不但火箭要用冲压发动机，导弹也要用冲压发动机。

但是冲压发动机并不是最完美的发动机，理由如下：

1. 热效率太低，在发动机内部因燃料燃烧产生的高温气体没有通过任何能量转换就直接从尾部喷出去了，其热效率最高不超过15%，所造成的结果是：一是无论是火箭还是导弹，其使用量都不是很大，所以能量浪费和环境污染还是其次；二是由于热效率低下，需要的燃料（例如液氢）和助燃剂（例如液氧）的量很大，占据了整个火箭或导弹的重量的至少90%以上，所以发射效率很低。例如长征七号火箭，有效最大发射重量13.5吨，而发射前火箭起飞重量是720吨，其有效发射效率还不到2%。

2. 飞不高、飞不远。主要原因有：一是由于上述热效率低下，需要燃料和助燃剂重量过大；二是由于冲压发动机技术是靠燃烧气体从尾部喷出而提供动力，所以即使提高热效率，同样还是需要气体物质从尾部喷出而提供动力，这就是该发动机技术的主要短板；三是无论是用液氢加液氧作为燃料组合，还是用航空煤油加四氧化二氮(N2O4)等其它燃料组合，都用的是化学能，能量密度较低，这又是冲压发动机的又一短板。此三者，不但限制了现在的火箭技术不能实现星际飞行，而且即使是导弹，也实现不了全球无缝覆盖。

从火箭飞行的过程分析，消耗燃料最多的是从地面到大气层边缘的这段大引力场距离，这段距离大约是离海平面20至30公里的范围。所以，如果用喙轮发动机作为火箭发射的第一级发动机，飞到离海平面20至30公里处脱落，再交替给冲压发动机完成后续飞行。这样，一是至少可以减轻100吨以上的火箭起飞重量，增加有效载荷30到50吨；二是如果还是与原来同样多的燃料，则飞行距离可以大幅增加，实现月球直航可能就不是梦想了。

很硬核，想评估一个技术是不是硬核方法很简单：原理大家都懂，但不是谁都能造不出来。这就是硬核技术！

我本身并不是航空领域的从业者，但是对于航空领域的一些装备制造工业的产品有所熟悉，从一个大众的角度，引述一些资料内容，满足大部分同我一样的航空迷的兴趣。

我们现在见到的火箭发动机，国内的长征系列，美国的spaceX系列火箭都是采用的化学能作为发动机的能源。从类型上面来讲，火箭发动机包括了涡轮喷气发动机，涡轮冲压发动机，不同能源（烃类燃料，氢，氧燃料）冲压发农机，这几类是当前的主流。

还有在研究，并且理论上可行的例如核裂变，聚变发动机（也就是核能发动机），电火箭发动机，以及太阳能发动机。

从现实中的案例来说：中国2020年5月5日发射的长征系列B火箭，就属于冲压发动机。液氧、液氢和煤油作为推进剂，起飞质量约849吨，近地轨道运载能力不小于22吨。

在世界的另一边，马斯克的spaceX的猎鹰系列发动机。被称为梅林发动机，目前已经从A系列发展到D+系列，这是一款液氧煤油发动机。

spacex研发的梅林发动机

重型猎鹰火箭，27个发动机并联设计，推动升空。

基本上当前服役的火箭发动机都是使用的气体的内能，转化为动能的过程。也就是其他膨胀后，通过管路按照设定的轨道释放出去，实现推进。

通俗点说，你家里放的穿天猴就是这个原理。只不过那时固体颜料。

所以，从这个原理上面将，火箭发动机的研发，就集中在：

（1）要解决高热，高压空气的输送，和有比例，可以控制的燃烧。

高中物理就已经学过的移动理论“爆炸是剧烈燃烧的一种表现”。

那么很简单，让燃料在一个空间里面，有序的燃烧，提供稳定，可以控制的压力，从而转换出动能。这个难度其实不小。

这就相当于，烧火，大家都会，但是怎么引导火为你所用，那就比较难了！

挤压式液体火箭发动机系统装置。

这个图其实就比较好的能够理解：你在电视上面看到的火箭发动机，为什么这么多管道，通路，就是有效的控制燃料在合适的计量上面。从而实现推理的可控性。

一旦燃料控制出现问题会有什么情况？燃料不足，就停机，燃料过多会爆炸。

有人问，这个玩意难道不好控制吗？不好控制！

这是美国红石火箭发动机（就是1950年代送猩猩进入太空的火箭的发动机），这部分就是燃烧室和喷口。

他没有你想的那么复杂，就是在燃烧器杯，将燃料喷出来，然后在燃烧室力燃烧，然后就直接喷出去了。看着简单吧！

就因为后道简单，所以前道才复杂！

也就是说，一个高温的气体，目前只能给与非常少的物理塑性。也就是我们看到的这个喷口，其实是经过动力学原理设计的，一边实现在多大的压强与速度下，实现多少速度。

那么这部分设计定性之后，其实难度就落到前道，也就是前面怎么控制燃料下来，以及怎么让燃料有更高的性能。也就是我们经常会听到的推重比。

所以我们经常会听到，固体燃料，氢燃料，还有混合燃料。

以及忽然有一天听到的霍尔推进器。这玩意不做重点介绍。这是在太空中使用的推进器。其喷射出来的并不是气体，而是离子。（有兴趣的自己去研究一下）

（2）各类火箭燃料粉墨登场！

为了探索各种推进比的更高能效。各个国家都在研究燃料的合理配置，以及根据各种燃料研究火箭发动机。（看清楚，燃料不同设计的发动机也不一样！）

上面的东西，不工业的人，都接触过。也有没接触过的。大家都知道，各种燃料的物理特性，和化学特种都不相同。这就是说冷却和配比都不一样。

如土星5号，一级火箭采用的是液氧煤油发动机F1

我国的长征系列火箭，主要采用的是液氢液氧，后续研发加入了煤油。包括固体燃料等都在研发。

各类燃料的采用，还有考虑经济效益。因此我们目前看到的大部分还是采用的液氢液氧+煤油，液氧甲烷燃料居多。

但是化学燃料的能效有有限度的，也就是上面说的推重比是有极限的。

这也是为什么不少人会疑惑，直接加入更多的燃料，不就可以飞的更高，进入月球，甚至火星吗？

事实肯定不是你想的那样。

基本上化学燃料的喷射极限是5km/s，基本上化学燃料的燃烧温度在2500-4100°，喷出速度在1800-4300m/s。

（3）温度如此之高，发动机材料肯定有要求！同时高融点，高刚性，轻质量这肯定是趋势。

所以这就说到材料上面，需要材料领域能够研究出满足这几个产品的条件。毕竟化学燃料的温度要比钢铁的融点高出2倍以上。

因此这就有了各类碳纤维技术，以及在火箭燃烧室中，需要做到的降温即使。这个内容，没法细说，毕竟深入的内容，不是很专业。

在说完上面的原理之后，说一下我们普通人可能了解不到的东西，但工业领域会有的。

（1）工业设计软件

在整个火箭的设计中，我们都知道流体力学，动力学是主要的技术内容。那么你咱们知道流体力学是怎么变化的？这需要在设计的时候就有一个仿真和验证的过程。

也就是我们知道的高性能的工业软件确实是可以做到的。

图为飞机发动机的仿真（没找到火箭发动机的仿真图）

找一个航空发动机仿真的情况，简单说明一下。

（2）各类焊接，3D打印等加工工艺

由于火箭发动机本身对结构的稳定性要求非常高。所以现在大量使用的3D打印一体成型基础。这类技术本身也是一个较为长的发展过程。

包括各类管路阀门，燃料喷嘴，燃料室，喷口等都可以通过3D打印制造。

因为本身火箭发动机是一个精密到必须要做到100分，不然就出问题的设备。所以越多的零部件，约容易出问题。所以在加工工艺上面，才有了3D打印一体成型技术的引入。

3D打印技术本身可以简化加工零部件，并且可以做到全程监控加工过程。是有有问题，都可以溯源，并且实时分析。

因此，综合来说：火箭发动机表面上是一个产品，但其实是一个系统的工业行业。这也是为什么很多发达国家，有钱，但是造不出来的原因。这玩意是要有强大的工业产业链和多个行业技术积累才能够做出来的。

你说是否硬核？

文章写完，我忽然有一种感受，一个好的教材，是通俗易懂的缓慢引入，到最后深入到一个复杂的使用产品。

这或许是为什么国外会有那么多自学的人才，自己尝试做一些产品，或许不能说读了这个教材就一定能成为行业领导者，但是保证基础知识的了解，以及实践应用肯定是可以的。

如果上来就是摆公式，我相信基本上没有几个人能看下去，也没几个人能看懂。

本文有图表及摘引内容均来自：《火箭发动机基础》（美国 G.P. 萨顿 O.比布拉兹） 不做商用，如果有侵权将删除

对于希望更多了解火箭知识的，作为一个本推荐的科普教材。

相对于大飞机发动机，火箭发动机要简单，因为飞机发动机要求寿命比较长，而火箭发动机要求的寿命比较短

这就是为什么我们能造火箭发动机，却造不出来飞机发动机

你想下，飞机发动机要运行多少年不能出问题，火箭发动机才运行多

谢谢邀请，火箭发动机技术当然是相当硬核的。

1、现在世界上能生产火箭发动机的国家没有几个吧。能解决从无到有，就是一个巨大的门坎。也许基本的原理大家看上去都很简单，但是要造出来，不仅仅是原理，各种基础工业、加工制造、材料等等都要跟着上，这一条非常长的产业链。

2、能做的国家更没几个。同样的燃料，产生的推力也不一样。同样的推力，发动机的自重也不一样。可以对比着看看，即便是有了，各国的技术差异也是相当大的。所以这技术的难度还是挺大的。

火箭发动机技术当然硬核，目前地球已知最大推力火箭发动机，是冷战时期，美国登月计划，土星5号火箭??，该发动机推力数据可以去找百度，（个人觉得普通人所能获得数据都存在失真性，来源无非 Google 维基百科 百度之类，发表也是一种搬运），火箭运载 航天飞机 人造卫星 各类其他航天设备，属于航空载体，但是搭载战术分体式核弹头，其他类型当量核弹头，就变身成洲际弹道导弹，火箭发动马斯克二手农机网机推力应该是人类突破第一类文明分类重要技术，按星际文明分类，人类目前还在0.7级别，无法突破1这个过程，未来星链计划成功。

或者火星载人航天计划成功马斯克二手农机网，就是人类文明跨越，对马斯克二手农机网于我们这么普通人来说太遥远。