运载火箭的工作原理
在介绍火箭的结构之前，我们先来了解一下火箭的工作原理。
火箭是依靠火箭发动机产生的推力向前运动的。在运动过程中，发动机不断地向外喷出高速燃气流，利用燃气流的反推力来提高火箭速度。随着推进剂的消耗，火箭的质量不断地减小，速度也不断地提高，直到把载荷，也就是通常所说的卫星运送到一定高度并具备一定的速度，此时火箭的使命也就完成了。
星箭分离（图片来源：百度图片）
据此，我们可以先把火箭简单地分为几个大的部分：1.载荷——火箭运送的对象，火箭的使命就是把卫星送入预定轨道、2.箭体——用来保证火箭整体的强度，内部有存放火箭燃料的储箱，通常来说每一级（级的概念将在后文中提到）火箭内有两个储箱，分别存放氧化剂与还原剂、3.发动机——用来提供火箭的动力，是火箭中最复杂、技术难度最高的部分。
火箭的基本结构（图片来源：百度图片）
运载火箭的组成
刚刚我们简单地划分了一下火箭的基本组成，接下来我们就具体、细致地介绍一些火箭的分系统。
运载火箭一般由以下分系统组成：有效载荷、箭体结构、推进系统、控制系统、飞行测量及安全系统、附加系统等。
1. 有效载荷
有效载荷是运载火箭的运载对象。把有效载荷送入预定轨道是运载火箭的任务。有效载荷包括各种类型的卫星、载人飞船、太空实验舱、空间站、深空探测器等，一般在发射时有效载荷将被放置于整流罩内。下图展示的是我国神舟飞船即将被"罩住"。
神舟飞船及其整流罩（图片来源：百度图片）
2. 箭体结构
箭体结构是火箭各个受力和支撑结构件的总称。包括有效载荷整流罩、推进剂储箱、仪器舱、箱间段、级间段、发动机承力结构、仪器支架、导管、阀门和尾舱、尾翼等。
箭体结构的功能是安装连接有效载荷、仪器设备、发动机等，可以认为是火箭的骨架。
有效载荷整流罩的作用是在大气层内飞行时有效保护载荷、使其不受高速气流的破坏。火箭飞出大气层后，整流罩即可抛掉，以减轻重量。
抛整流罩（图片来源：百度图片）
推进剂储箱占据箭体结构的绝大部分，除了储存燃料外也有承力的作用。
火箭储箱（图片来源：百度图片）
仪器舱的作用是安装仪器设备。发动机承力结构用于安装发动机。尾舱一般位于火箭尾部，一般是火箭竖立在发射台上的承载构件，又是发动机的保护罩。为了改善火箭的飞行稳定性，有的火箭在一级尾舱上安装有尾翼。
长征五号B尾舱（图片来源：微博）
级间段是多级火箭级间的连接部件，箱间段是氧化剂储箱与还原剂储箱之间的连接部件。
长征五号基本型
3. 推进系统
推进系统的功能是产生推力，推动火箭向前运动。推进系统分为两大类：液体推进系统与固体推进系统。液体推进系统包括液体火箭发动机及推进剂输送系统，固体火箭推进系统就是固体火箭发动机。
火箭发动机（图片来源：百度图片）
液体火箭发动机一般由推力室、推进剂供应系统和自动器组成。推进剂输送系统由推进剂储箱、增压系统、推进剂调节系统以及阀门、导管组成。关于液体发动机的结构与分类将在后续文章中进行详细介绍。
4. 控制系统
控制系统的作用是控制火箭姿态稳定，使其按预定轨道飞行，并控制火箭发动机关机，达到预定的速度，将有效载荷送入预定轨道。控制系统由制导、姿态控制和综合三部分组成。
5. 飞行测量及安全系统
飞行测量及安全系统的功能是测量火箭飞行过程中的各种关键参数，并判断其是否安全飞行。
6. 箭上附加系统
一些独立的、又不可缺少的箭上小系统统称为附加系统，如瞄准系统、垂直度调整系统、推进剂加注与液位测量系统、空调系统等。
下图为我国长征五号基本型与长征五号B的火箭结构图。
长征五号基本型与长征五号B的火箭结构图（图片来源：百度图片）
运载火箭的构型
"航天之父"齐奥尔科夫斯基最早从理论上提出了多级火箭的概念。每一级火箭都有自己的发动机、储箱等结构，为了达到足够高的速度与高度，火箭在飞行过程中必须抛掉冗余的部分，使火箭更轻，再利用剩下的火箭继续加速。
火箭一、二级分离（图片来源：百度图片）
那么火箭级数是不是越多越好呢？显然不是，级数越多火箭结构越复杂，可靠性越低，成本也更高，火箭结构与发动机的质量所占比重升高，效率也就降低了。那么，几级火箭最合适呢？较为常见的是二级、三级火箭，一级火箭很难达到卫星入轨所需要的速度，少量火箭型号采用四级，比较有代表性的是印度的PSLV火箭。
印度PLSV火箭（图片来源：百度图片）
多级火箭的连接方式有串联、并联和混合式三种方案。
火箭的三种构型
串联式火箭各级依次同轴配置，纵向连接呈宝塔形。在飞行时先是最下面一级工作，第一级工作结束后将无用的推进剂储箱和发动机抛掉，第二级再工作，依次类推。比如著名的土星五号火箭。
土星五号运载火箭（图片来源：百度图片）
并联火箭是将火箭的各级纵轴平行组合，故常称为"捆绑式"结构。发射时可以是旁边的火箭先点火，推进剂耗尽后分离，然后中间发动机点火继续飞行，也可以是所有发动机同时点火，然后依次抛掉或同时抛掉。现实中很少采用纯并联的火箭构型。
混合式方案是将串联式和并联式组合在一起。并且并联在旁边的火箭一般相较于中间的芯级火箭较小，通常称之为助推器。助推器通常在芯一级火箭燃料耗尽之前就会分离，故称助推器为"半级"。如我国的长征五号基本型为二级半构型，就是中间的二级火箭 四个助推器（半级）的混合式构型。
长征五号B基本型
