固体火箭发动机
固体火箭发动机型号参数
固体火箭发动机型号参数固体火箭发动机是一种将固体燃料转化为推力的发动机装置，广泛应用于航天领域。
不同型号的固体火箭发动机具有不同的参数和特点，本文将针对几种常见的固体火箭发动机型号进行介绍。
一、锡克斯固体火箭发动机（Sikorsky Solid Rocket Motor）锡克斯固体火箭发动机是一种由锡克斯公司研发的先进固体火箭发动机。
该发动机采用复合材料制造，具有较轻的重量和较高的推力。
其主要参数包括：推力、燃烧时间和质量等。
推力是固体火箭发动机的重要参数之一，表示单位时间内发动机向前推进的力量。
锡克斯固体火箭发动机的推力可根据实际需求进行调整，通常在数百至数千吨之间。
燃烧时间是指锡克斯固体火箭发动机从点火到燃料完全耗尽所需的时间。
燃烧时间的长短直接影响到火箭的有效载荷和飞行距离。
锡克斯固体火箭发动机的燃烧时间通常在几十秒至数分钟之间。
质量是指锡克斯固体火箭发动机的重量。
固体火箭发动机的质量要尽可能轻，以提高整个火箭的载荷能力和飞行效率。
锡克斯固体火箭发动机采用先进的复合材料制造，具有较轻的质量，能够提高整个火箭的性能。
二、波音固体火箭发动机（Boeing Solid Rocket Motor）波音固体火箭发动机是由波音公司开发的一种高性能固体火箭发动机。
该发动机具有较高的推力和较长的燃烧时间，适用于大型火箭的发射任务。
推力是波音固体火箭发动机的重要参数之一，通常在数百吨至数千吨之间。
高推力可以使火箭快速脱离地球引力，实现进入轨道或飞行的目标。
燃烧时间是指波音固体火箭发动机从点火到燃料完全耗尽所需的时间。
波音固体火箭发动机的燃烧时间通常在几十秒至数分钟之间。
较长的燃烧时间可以提供持续的推力，使火箭能够克服大气阻力和重力，顺利进入轨道。
三、洛克希德·马丁固体火箭发动机（Lockheed Martin Solid Rocket Motor）洛克希德·马丁固体火箭发动机是一种由洛克希德·马丁公司研发的先进固体火箭发动机。
固体火箭发动机原理
固体火箭发动机原理
固体火箭发动机是一种利用固态推进剂产生推力的火箭发动机。
它的原理是将固态燃料和氧化剂混合在一起，并在发动机中进行燃烧。
这两种物质通常是以颗粒或颗粒状的形式存在，它们可以在一个封闭的燃烧室中进行燃烧。
在固体火箭发动机中，燃料和氧化剂被称为“固态推进剂”。
当点燃燃料时，它们会产生大量的热能和气体。
这些气体的压力会使它们以很高的速度从喷管中排出，从而产生向相反方向的推力。
根据牛顿第三定律，这个推力将会使火箭产生向前的加速度。
固体火箭发动机的燃烧过程是自持续的，它会持续燃烧直到所有的固态推进剂被耗尽。
这意味着固体火箭发动机不能被停止或重新点火。
一旦点火，它将一直燃烧直到没有燃料剩余为止。
由于固体火箭发动机具有结构简单、启动可靠、重量轻等优点，因此被广泛应用于多种领域，如航天、导弹、火箭等。
但它也有一些局限性，比如无法进行推力调节，燃烧过程无法控制等。
总之，固体火箭发动机通过燃烧固态燃料和氧化剂产生高温高压气体，利用喷射原理产生的反作用力推动火箭前进。
这种发动机在一次性任务和需要简单可靠的场合中表现出色，但在需要灵活性和可控性的应用中相对有限。
中国固体火箭发动机型谱
中国固体火箭发动机型谱
中国固体火箭发动机型谱主要包括4型整体式和2型分段式固体火箭发动机。
这些发动机具有不同的直径和推力，以满足不同任务需求。
整体式固体火箭发动机方面，包括直径1.2米、2米、2.6米和3.5米等四种直径系列的产品。
其中，直径1.2米发动机已经在捷龙一号运载火箭等运载火箭中应用；直径2米系列固体发动机在我国长征系列首型全固体运载火箭长征十一号中使用；直径2.6米固体发动机主要用于捷龙三号等运载火箭；直径3.5米500吨推力发动机已研制成功，是目前世界上直径最大、推力最大的整体式先进固体发动机，使我国大型整体式固体火箭发动机技术步入到世界领先水平。
未来，3.5米系列固体发动机将用于捷龙四号等中大型运载火箭。
分段式固体火箭发动机方面，包括2米/2段式和3米/2段式、3.2米/3段式固体火箭发动机。
其中，2米/2段式固体发动机作为我国新一代中型运载火箭长征六号改固体助推动力，助推我国首型固液捆绑火箭已成功完成了3次发射。
这些固体火箭发动机的成功研制和应用，为我国的航天事业发展提供了强有力的支持。
未来，随着技术的不断进步和应用需求的增加，相信我国固体火箭发动机型谱还将不断完善和扩展。
1。
固体发动机的发展史
固体发动机的发展史
固体火箭发动机（solid rocket motor 简称：SRM）是指使用固体推进剂的化学火箭发动机，又称固体推进剂火箭发动机。
固体火箭发动机由药柱、燃烧室、喷管和点火装置等部件组成。
按照燃烧室的结构形式，固体火箭发动机分为整体式固体发动机和分段式固体发动机等类型。
固体火箭发动机的发展历史最早可以追溯到1947年，加州理工大学古根海姆航空实验室团队试飞了一枚名为“雷鸟”的试验火箭，使用的就是聚硫橡胶基推进剂。
近年来，由我国自主研制的世界最大推力整体式固体火箭发动机试车成功，为我国千吨级推力固体发动机的发展奠定了坚实基础，标志着我国固体火箭运载能力实现大幅提升。
单室双推力固体火箭发动机
单室双推力固体火箭发动机说到“单室双推力固体火箭发动机”，这名字一听就感觉有点高大上，是不是？其实呢，它虽然名字复杂，但咱们一探究竟，你会发现它其实也不过就是一个“牛气冲天”的火箭引擎罢了。
想象一下，你在地面上看到一枚火箭，那轰轰烈烈的火焰喷射出来，速度飞快，像一颗陨星冲上天。
那背后，正是这种“单室双推力”的发动机在默默地发力。
要是想象得具体一点，就好像一辆车的发动机，它不仅能让你平稳行驶，还能在需要的时候给你加速。
别小看这种发动机，它可是有着两种不同推力模式的，简单来说，它既能在低推力的情况下慢慢提升，也能在高推力时让火箭飞得更远更快，真是“抛砖引玉”，干得漂亮。
说到这里，可能你会问：“这‘单室双推力’到底是什么意思？”嘿嘿，好问题！其实它就是把发动机的“推力”分成两档，一个低推力和一个高推力。
咋说呢？就好比是开车，你可以选择经济模式（低推力）慢慢开，也可以选择运动模式（高推力）加速。
火箭发射的时候，刚开始它的推力就不需要特别强，毕竟刚起步，慢慢来比较安全；而一旦过了大气层，飞得够高了，推力就可以全开，速度那是快得飞起，想想看，简直就是速度与激情的结合体。
没错，这样的设计让火箭能够更高效地利用燃料，既能节省成本，又能提高性能。
简直是“既能吃得了大餐，又不浪费每一口菜”。
这两种不同的推力，其实是通过发动机内部一个很巧妙的结构来实现的。
大家知道，固体火箭发动机的燃料是固体的，这种燃料不像液体那样可以调节流量，所以推力的变化就得靠一些聪明的设计来实现。
单室双推力发动机通常是通过调节喷管的开口大小，或者通过改变燃烧室的压力来控制推力。
虽然说起来有点复杂，但其实就是一个“猫腻”十足的小技巧，能让火箭在不同阶段发挥不同的能量。
也就是通过这种巧妙的调整，火箭才能在发射初期保持稳定的速度，在后期又能释放出强大的动力，真的是“无敌了”。
这样的发动机有什么优势呢？省事。
你想啊，火箭发射需要经过多个阶段，传统的发动机往往要换来换去，好像换了几个“心脏”，既麻烦又费钱。
火箭发动机的分类
火箭发动机的分类火箭发动机是现代航天技术中最为重要的部件之一，它负责产生推力，将火箭推入太空。
根据不同的分类标准，火箭发动机可以分为多种类型，下面将介绍其中几种常见的分类。
一、按燃料类型分类根据燃料的不同，火箭发动机可以分为液体火箭发动机和固体火箭发动机两种类型。
1. 液体火箭发动机液体火箭发动机是指使用液体燃料和氧化剂进行燃烧的发动机。
液体火箭发动机具有推力大、可调节性好等优点，广泛应用于大型运载火箭和航天器上。
常见的液体火箭发动机有氢氧发动机、煤油发动机等。
2. 固体火箭发动机固体火箭发动机是指使用固体燃料进行燃烧的发动机。
固体火箭发动机结构简单、可靠性高，适用于发射重量较小的火箭和导弹。
常见的固体火箭发动机有黑火药发动机、复合固体发动机等。
二、按工作原理分类根据工作原理的不同，火箭发动机可以分为喷气发动机和喷射发动机两种类型。
1. 喷气发动机喷气发动机是指通过将高速喷射的气流产生的反作用力来产生推力的发动机。
喷气发动机适用于大气层内的飞行任务，主要应用于飞机和部分导弹上。
常见的喷气发动机有涡喷发动机、涡轮喷气发动机等。
2. 喷射发动机喷射发动机是指通过将高速喷射的物质产生的反作用力来产生推力的发动机。
喷射发动机适用于大气层外的太空任务，主要应用于火箭和航天器上。
常见的喷射发动机有离子发动机、核融合发动机等。
三、按推力形式分类根据推力的形式不同，火箭发动机可以分为化学推力发动机和电磁推力发动机两种类型。
1. 化学推力发动机化学推力发动机是指通过化学反应产生的高温高压气体喷出来产生推力的发动机。
化学推力发动机具有推力大、工作效率高等特点，是目前主要使用的火箭发动机类型。
常见的化学推力发动机有固体火箭发动机、液体火箭发动机等。
2. 电磁推力发动机电磁推力发动机是指通过电磁场作用在带电粒子上产生的推力来推动火箭的发动机。
电磁推力发动机具有高速、高效、长寿命等优点，是未来航天技术的发展方向之一。
常见的电磁推力发动机有离子发动机、磁流体发动机等。
火箭发动机的分类
火箭发动机的分类火箭发动机是现代航天技术中至关重要的关键组件之一，它们驱动着火箭在太空中进行各种任务。
根据工作原理和性能特点的不同，火箭发动机可以分为多种不同的分类。
本文将针对火箭发动机的分类进行详细的介绍。
一、依据推进剂分类1. 固体火箭发动机固体火箭发动机是一种常见的推进系统，其内部包含固体燃料。
它具有简单结构、可靠性高的优点，并且能够提供高推力。
由于采用固体燃料，这种发动机使用起来非常方便，适用于一次性任务，如导弹发射和航天器的发射。
然而，固体火箭发动机无法控制推力大小和工作时间，因此在某些特定任务中可能并不适用。
2. 液体火箭发动机液体火箭发动机使用液体燃料和氧化剂进行推进。
它具有较高的比冲和可调整的推力，可以进行长时间的燃烧。
液体火箭发动机可以通过控制燃料和氧化剂的供给来实现推力的调整，因此广泛应用于载人和无人航天器。
然而，液体火箭发动机的结构复杂，可靠性相对较低，而且使用起来需要较多的操作和维护。
3. 混合式火箭发动机混合式火箭发动机是固体火箭发动机和液体火箭发动机的结合体。
它的燃料是固体燃料，而氧化剂是液体氧气。
混合式火箭发动机综合了固体火箭发动机和液体火箭发动机的优点，具有较高的比冲和可调节的推力。
此外，混合式火箭发动机相对于液体火箭发动机来说，结构更简单，可靠性更高。
然而，混合式火箭发动机的燃烧控制较为复杂，对燃料的加工制造要求较高。
二、依据推进剂状态分类1. 化学火箭发动机化学火箭发动机以燃烧化学燃料来产生高温高压气体，通过排放气体产生推力。
这是目前最常见和主要使用的火箭发动机类型之一，其燃料和氧化剂通常是可燃烧的液体或固体。
化学火箭发动机具有简单、可靠的优点，适用于大多数的空间任务。
然而，由于化学反应的局限性，其比冲相对较低，可能无法满足某些特殊任务的需求。
2. 核火箭发动机核火箭发动机是利用核裂变或核聚变的能量来产生高温高压气体，并通过排放气体产生推力的发动机。
由于核反应能量的巨大储备，核火箭发动机具有相对较高的比冲，能够提供极高的推力和长时间的燃烧。
三级固体火箭发动机
三级固体火箭发动机
三级固体火箭发动机是火箭发动机的一种，其特点是采用固体推进剂。
相比液体火箭发动机，固体火箭发动机具有结构简单、可靠性强、使用方便等优点。
在航天领域，三级固体火箭发动机被广泛应用于各种任务，如卫星发射、空间探测器推进等。
在三级固体火箭发动机中，每个级段都使用固体推进剂。
这些推进剂在燃烧室内迅速燃烧，产生高温高压气体，推动火箭向前飞行。
在燃烧过程中，气体通过喷管向外排放，产生推力。
相比液体火箭发动机，三级固体火箭发动机具有以下优点：
1.可靠性高：由于采用固体推进剂，三级固体火箭发动机具有较高的可靠性。
在发射前，技术人员可以对其进行全面的检测和测试，确保其正常工作。
此外，由于结构简单，故障率较低，也提高了其可靠性。
2.使用方便：固体火箭发动机具有简单的结构，不需要像液体火箭发动机那样进行燃料加注、泵送等复杂过程。
这使得使用固体火箭发动机更加方便快捷。
3.成本低廉：由于结构简单、使用方便，三级固体火箭发动机的成本相对较低。
这使得它在一些低成本任务中更具优势。
然而，三级固体火箭发动机也存在一些缺点。
例如，其推力一般比液体火箭发动机小，且无法进行推力调节。
这使得它在一些需要大推力或精确推进的任务中可能不太适用。
总的来说，三级固体火箭发动机是一种重要的航天动力装置，具
有广泛的应用前景。
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利用反作用原理为飞行器 提供推力的一种装置
2、分类
推进系统按工作原理分为两大类： 间接反作用类 直接反作用类
举例
间接反作用：
直升机：由于螺旋桨旋转作用在空气， 空气的反作用力产生升力
直接反作用
喷气发动机：发动机燃料燃烧，膨胀燃 气高速向后喷出，发动机得到与燃气喷 出方向相反的推力而向前运动
6）用速度系数表达的无量纲参数
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7）临界参数
流动状态下的气流参数， T *
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喷气速度 ：
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---外界大气对发动机外表面的作用力
二、推导推力基本关系式
动量定理
•
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Fw paAe
•
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•
推力基本关系式
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三、分析推力组成
pepa Ae 动推力，大小取决于燃气质量流率
和喷气速度，是推力的主要组成部分。
pe pa 静推力，是由于喷管出口处燃
一、航空飞行器
1、航空飞行器 在大气层内飞行
2、升空飞行原理 靠空气的静浮力或空气相对运动产 生的 空气动力升空飞行
3、分类
航空飞行器
轻于空气的航空器
重于空气的航空器
气球 汽艇 固定翼航空器：飞机、滑翔
机
旋翼航空器：直升机、旋翼机
二、航天飞行器
1、航天飞行器
在大气层外按天体力学规律飞行
火箭发动机原理
2013
参考教材
《航空航天推进系统》王春利 北理工出版社 《固体火箭发动机原理》哈尔滨工程大学自印
讲义 《固体火箭发动机原理》董师颜 北理工出版
课程主要内容
航空与航天飞行器概述 火箭发动机基本原理与主要性能参数 固体火箭推进系统 液体火箭推进系统
第一章 航空与航天飞行器概述
航空：在大气层内的空间飞行活动。
航天：在大气层外的空间飞行活动。
包括近地空间飞行、行星际空间的航行、飞 往月球或大行星的航行以及飞出太阳系的航 行。
CF
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Ae At
pe pc
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飞行器：在大气层内或大气层外空间飞 行的器件。包括： 航空飞行器 航天飞行器 火箭和导弹
现研制重点是可重复使用、高性能、高可靠性、 无污染、价格低廉的新型推进系统。
液体发动机应用领域：运载火箭、航天飞机、 航天器、战术导弹和战略导弹
第二章 火箭发动机的主要性能参数
第一节 推力
一、定义
火箭发动机推力：发动机工作时作用于 发动机全部表面（内外表面）上的气体 压力的合力。
FN
F W ---燃气对发动机内表面的作用力
四、固体火箭发动机在经济建设和生产中的 应用
首先应用的是探空气象火箭。用固体火箭发 动机发射，在高空获取气象资料。
由固体火箭发动机发射的各种防雹火箭在我 国的农业生产上曾多次使用，对防止冰雹的 形成，保护农业生产，取得了较好的效果。
液体火箭发展历史
1903年俄国科学家齐奥尔科夫斯基 提出使用液体推进设想。
气压强与外界大气压强不一致产生的， 与喷管工作状态 有关，与工作高度有关。
特征推力
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真空推力
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等效喷气速度
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第二节 喷气速度
火箭推进系统：自身携带能源和工质，不 需要外界大气中的氧作为氧化剂而工作的 喷气推进系统
火箭推进系统的分类
按能源和工质不同分：
液体火箭推进系统
火箭推进系统
化学能火箭推进系统 特种火箭推进系统
固体火箭推进系统 液固混合火箭推进系统 电火箭推进系统 核火箭推进系统
太阳能火箭推进系统
化学能与特种火箭推进系统的不同
的空气，靠推进剂燃烧产生推力。其在大气层 内外飞行 2、导弹 以火箭发动机或其它喷气发动机为动力，由制 导系统控制飞行且带有战斗部的飞行器
“战斧”巡航导弹
402发动机
长度 6.25米 、直径 0.52米 、射程 2500千 米 、 速度 885千米/小时
弹道导弹
四、航空航天推进系统概述
1、推进系统
到目前为止，固体火箭发动机已广泛应 用于各种近、远程导弹和航天飞行的任 务，早在六十年代就已经有了“全固体” 的洲际导弹和发射人造卫星的“全固体” 的运载火箭。而在各类战术导弹的推进 动力方面，固体火箭发动机已经占了绝 对优势。
固发应用范围和发展现状
一、作为主动力装置，固体火箭发动机广泛地用于 各种类型火箭导弹的推进
当时欧洲的苏联、德国等国都采用无烟 的双基推进剂，研制和生产了大量的各 种近程野战火箭弹。著名的“喀秋莎” 火箭就是这个时代苏联火箭的典型代表。
在德国，到第二次世界大战前夕，已经 研制了几种多级固体火箭作为远射程的 武器，但还没有来得及大量使用，法西 斯德国就遭到了覆灭。
迄今，双基推进剂的固体火箭发动机仍 然广泛地用于各种近程武器和其它推进 系统上。
结论：
当
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•
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时，发动机喷管产生的推
力最大。
当燃烧室压强和喷管喉部截面积一定 时，发动机推力与推力系数成正比， 所以，只有完全膨胀喷管的推力最大， 推力系数也最大。
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流率系数
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流率系数反映燃烧产物的热力学性 质，主要由推进剂成分决定。
特征速度
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特征速度是 推进剂的性能参数，取决于 燃烧产物的热力学性质。双基推进剂一 般1400m/s，复合推进剂1500-1800m/s
FFNFW 二战后期，德国研制成第一枚使用 液体火箭发动机的弹道导弹v-2.以 液氧/酒精为推进剂，采用泵压式 推进剂供应系统。
20世纪50到60年代，液体火箭推进 技术迅速发展，1957年苏联用大型 运载液体火箭发射了世界上第一颗 人造卫星。
70到80年代各国研制具有大推力、可重复使用 的液体火箭发动机，以适应航天活动发展对大 型运载火箭和天地往返运输系统的推进系统需 求。
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固体火箭发展历史
唐朝（公元618~907年）初年，我国就 已发明了黑火药。
宋朝（公元969年），冯继升和岳义方两 人首先发明火箭武器。
从我国古代的火箭开始，到十九世纪欧 洲的火箭应用于战争，是固体火箭发展 的第一个时期。所用的推进剂是黑火药， 能量不够高，技术也比较原始。
近代固体火箭的发展可以从本纪世三十 年代硝化甘油无烟火药的发明开始。
大气层外包括：地球近地空间、行星际 空间、恒星际空间等
2、分类
人造地球卫星
科学卫星 应用卫星
无人航天器
空间平台
技术试验卫星
空间探测器
航天器
载人航天器
载人飞船 空间站
pc
载人太空实验室 航天飞机、空天飞机
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三、火箭和导弹
1、火箭 指以火箭发动机为动力的飞行器 火箭发动机自身携带推进剂，不依赖于大气中
三、作为辅助的动力装置，固体火箭发动机也广泛地 用于航空和宇航技术 常用短时间工作的固体火箭发动机使飞行器获得一定 的速度增量来校正轨道或导弹的飞行弹道。也可用来 产生反推力，使飞行器减速着陆。 固体火箭发动机可以用于多级火箭的级间的分离。 在飞机起飞中还采用固体火箭发动机作为起飞助推器， 可以缩短起飞滑跑距离或增加起飞重量。 冲压喷气发动机只有在一定的飞行速度下才能起动工 作。因此，经常采用固体火箭发动机作为起飞助推器， 使其获得必要的飞行速度，以便冲压发动机能独立工 作。
推进系统分类
按工作原理不同划分为：
火箭发动机
直接反作用推进系统 （喷气推进） 飞行器推进系统
间接反作用推进系统
冲压发动机 涡轮喷气发动机 涡轮风扇发动机
活塞式航空发动机 涡轮螺旋桨发动机 涡轮轴发动机 航空电动机
直接反作用推进系统（喷气推进）
火箭推进
喷气推进
冲压发动机 通管推进 涡轮风扇发动机
涡轮喷气发动机
四十年代末期复合推进剂的出现，使固 体火箭发动机的发展又开始了一个新的 阶段。复合推进剂可以广泛地选择能量 高而性能比较合面的氧化剂和燃料，以 得到更高的比冲 。
而贴避浇铸、内孔燃烧的装药和强度高、 重量轻的壳体采用，使固体火箭发动机 向大尺寸、长时间工作方向发展，大大 提高了固体火箭发动机的性能，扩大了 它的应用范围。
第四节 推力系数
•
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FpcAtCF
k1
CF k2k1[1ppcek ]AAet ppceppac
M 推力系数
0
推力系数：表征喷管性能的参数，推力系数 越大说明燃气在喷管中进行膨胀过程越完善。
影响推力系数的因素：扩张比、工作高度
讨论推力系数与喷管扩张比的关系 讨论推力系数与工作高度的关系
在中、近程火箭、导弹中，包括各种无控火箭、反 坦克导弹、以及地-地、地-空、空-空、空-舰、舰-空 和舰-舰导弹，都采用一级或两级固体火箭发动机。 对于需要两级推力的导弹，可以采用两级发动机： 一是大推力、短时间的起飞发动机；一是小推力、 长时间的续航发动机，也可以采用单室双推力的固 体火箭发动机。