纵观火箭的发展历史，它真正作为运载工具而被用于军事、航天和科学探测上是有个逐步发展的过程的。综括起来有三大阶段：初步阶段、过渡阶段、独立阶段。在此之前，首先在军事上应用火箭技术的当推V—2飞弹。
V—2飞弹产生于第二次世界大战期间的德国。这是首枚在大气层之外太空飞行的火箭。
处于初级阶段的运载火箭在级数、推力上都较小。
这类火箭有：“卫星”号（前苏联）、“雷神”号（美）、“长征1”号（中）等，这些都属于小型、中型火箭。
随着航天技术的发展，各航天大国在初级阶段运载火箭的基础上发展研制出能发射高轨道卫星的运载火箭。这一阶段的火箭称过渡阶段的运载火箭。这和只有两级火箭的初级阶段火箭、地—地弹道式导弹已完全不同。过渡阶段运载火箭的典型代表型号有：“质子”号（前苏联）、“宇宙神阿金纳”号（美）、“长征3”号（中）等。这个阶段的火箭应属于大型火箭之列。
独立阶段的运载火箭由于其具有巨大的载荷推力，所以都是重型级火箭。所谓独立阶段的运载火箭，是指每种型号都有其特定的发射运载对象。如美国的“土星5”号重型运载火箭专门发射“阿波罗”号系列飞船，去登陆月球。
飞向宇宙的“推手”——火箭火箭的结构组成
我们知道，火箭种目繁多，不可一一列举。在此，我们只重点介绍航天运载火箭的结构和组成，并且只以化学能火箭为主要介绍对象。
事实上，运载火箭主要包括动力系统、控制系统、壳体及结构系统、有效载荷系统四大部分。那么，它们都有什么功用呢？下面作一一介绍。
火箭发动机动力系统
固体火箭发动机示意图火箭发动机是使火箭具有强大推力的动力系统。它包括主动力系统和其他辅助动力设备。如果从燃料形式不同来分，则有固体（推进剂）发动机、液体（推进剂）发动机、固液混合（推进剂）发动机。这里所说的推进剂只包括燃烧剂和氧化剂两部分。这三种推进剂的火箭发动机结构是不同的。
固体火箭发动机
固体火箭发动机通常由燃烧室、喷管和点火装置等组成。燃烧室是放置固体推进剂药柱的场所，燃烧室的后部连接喷管，喷管可以是一个，也可以是多个。而点火装置则是由电爆管、点火药和壳体结构组成，它实际上也是一个小型的固体发动机。点火装置按照不同的点火要求，可以安装在发动机的头部、药柱的中部或尾端。当发动机工作时，先通电使电爆管爆炸，引燃点火药，然后由点火药点燃存放在燃烧室内的药柱，药柱燃烧产生的燃气流通过喷管高速喷出而产生推力。
固体火箭发动机结构较简单，工作可靠，药柱可长期贮存于燃烧室内，但效能较低，工作时间短，不易多次启动，而推力大小、方向的调节也比较困难。
液体火箭发动机
液体火箭发动机一般由推力室、推进剂供应系统和发动机控制系统组成。
推力室是发动机中产生推力的那一部分，它由推进剂喷注器、燃烧室和喷管组成。对非自燃推进剂来说，还有点火装置，如火花塞等。推进剂由喷注器喷入燃烧室，经雾化、混合、燃烧，形成3000℃—4000℃的高温和几十兆帕的高压燃气，在喷管内迅速膨胀，以每秒数千米的速度高速喷出而产生推力。
而推进剂供应系统则是把液体推进剂从贮箱输送到推力室的系统，这就好比是人的心血管系统一样，构造十分复杂。它有挤压式和泵压式两种。对现代大型火箭来说，主要是泵压式（包括泵、涡轮、传动机构和涡轮启动系统等）。
推进剂是靠高速转动的涡轮泵送到推力室的。因此，涡轮泵常常被说成是火箭的心脏。而发动机要工作，必须先让涡轮泵转动起来，这就是涡轮启动系统的任务。涡轮启动系统就像是心脏起搏器一样。涡轮启动系统的种类很多，现以燃气发生器的启动装置为例，来说明推进剂供应系统的工作原理和过程。
燃气发生器是如何点火使推进剂燃烧的呢？工作过程是这样的：燃气发生器包括火药启动器和电爆管。电爆管通电后爆炸，引起火药爆炸，产生低温燃气，进而吹动涡轮叶片，涡轮带动泵旋转，转动起来的泵将推进剂的一部分送进燃气发生器，而另一部分则送进推力室。进入燃气发生器的推进剂燃烧生成高温高压燃气，驱动涡轮泵以更高的速度旋转，将大量的推进剂输送到推力室燃烧，进而产生推力。
而发动机控制系统的作用是控制发动机的启动、点火和关机（即熄火）等工作程序，控制推进剂的混合比例，控制推力的大小和方向等。
其工作程序控制由按事先设计好的程序打开和关闭发动机供应系统的阀门来完成。
而推进剂的混合比例和推力的大小，则通过发动机上特有的装置和方法来控制。
推力方向控制早期采用石墨做成的舵来进行。它安装在喷管的排气出口，像船舶的舵那样，通过改变喷气流的方向来调整推力方向。目前，一般采用摇摆发动机，即通过发动机的偏转来调整推力方向。石墨舵偏转和发动机的摇摆，都是由火箭的控制系统发出命令，通过一个叫做液压伺服机构的装置来完成的。
固液混合火箭发动机
这种火箭发动机一般是由放置固体燃料（或氧化剂药柱）的燃料室、喷管和贮放液态氧化剂和燃烧剂的贮箱以及液体推进剂组分供应系统所组成。
当发动机工作时，可以是固态、液态推进剂组分相互接触时自燃点火，也可以像固体发动机那样安装一个火药点火器。液体推进剂组分的供应则用压缩气体或燃气涡轮泵来供应。
上述三种发动机，不论是哪种类型，要提高其性能，主要是提高发动机的喷气速度。因此，最重要的是选择高性能的推进剂。同时要优化发动机设计方案，在尽量减少发动机自重的同时，提高推进剂的比冲值（即能量效应）。
火箭飞行控制系统
火箭飞行控制系统是运载火箭的“智能”部分，好比是火箭的眼睛、大脑和手脚。通常它是由制导系统、姿态控制与电源配电组成的火箭飞行控制系统和设置在地面的测试检查及发射控制系统组成。
制导系统
制导系统由惯性平台和计算机组成，用于控制火箭发动机准时点火、关机和火箭各级的分离，使火箭能按预定轨道飞行和确保有效载荷的入轨精度。
姿态控制
姿态控制用于纠正火箭在飞行过程中的俯仰、偏航和滚动误差，保持火箭以正确的姿态飞行，并实施定向和防流星碰撞。在动力飞行段，姿态控制通过惯性平台速率陀螺—数字控制器—伺服机构连续控制方案来实现；而在惯性飞行段，姿控系统则通过装有小型单组元推进剂发动机的开关控制方案来实现。
电源配电系统
电源配电系统的作用，一是给控制系统的仪器仪表供电和配电；二是按火箭飞行的先后工作程序发出时间顺序的命令；三是控制火箭工作状态的变化。
火箭测控系统
火箭的制导控制和姿态控制等是由测控系统来实施指挥的。
飞行控制系统中测试仪表——陀螺仪
飞行控制系统主要由测试仪表（陀螺仪、加速度表等）、中间装置（电子计算机等）、执行机构（中磁阀门、电爆器材、姿态喷管、发动机伺服机构等）和电源配电装置（电池、二次电源、配电器等）组成。
其中，测量仪表好比是火箭的“眼睛”，它能随时监视运载火箭飞行路线是否对头，飞行姿态是否正确，并及时发出纠偏信号；中间装置则是火箭的“大脑”，它接到测量仪表发来的各种纠偏信号后，立即进行计算和综合处理，并将信号放大后传送给执行机构；执行机构接到中间装备传来的命令后，把电信号转变成一种相应的机械运动，准确地对火箭飞行路线或飞行姿态进行纠偏，使发动机能按时点火、关机和实现各级按时分离。所以执行机构好比是运载火箭的“手脚”。
火箭壳体及结构系统
火箭的壳体及其结构系统是安装有效载荷、飞行控制系统、动力装置等箭上设备，并将它们连成一个有机整体的框架系统。
壳体及结构系统不仅肩负着火箭在运输、发射和飞行过程中承受各种外力、保护箭内仪器设备不受损害的任务，而且还有流线型的光滑外壳，使火箭具有良好的空气动力外形和飞行性能。对一枚大型多级液体火箭而言，其箭体结构通常由有效载荷舱、整流罩仪器舱、氧化剂贮箱、燃料贮箱、级间段、发动机推力结构、尾舱和分离机构等组成。
载荷舱
有效载荷舱一般位于运载火箭的顶端，它是安放卫星、飞船等有效载荷的地方。整流罩是保护有效载荷的火箭外壳。在有效载荷与箭体分离前，整流罩将按照控制系统的命令在空中与卫星或飞船脱离。
仪器舱
仪器舱一般在有效载荷舱的下面，它是安装飞行控制系统主要仪器设备的专用舱段。
箭体结构
火箭箭体结构有多种形式，有单级箭体、多级箭体和捆绑式箭体之分。多级运载火箭各级之间的连接方式有串联、并联和串并联三种。串联式火箭是把数枚单级火箭头尾相接，连为一体。并联火箭又叫捆绑式火箭，它是把较大的一枚单级火箭放置中央，称为芯级，在其周围再捆绑若干枚助推火箭，或助推器，称之为助推级。串并联式火箭与并联式火箭的区别在于它的芯级不是一枚单级火箭，而是串联的多级火箭。
推进剂
推进剂又称推进药，能有规律地燃烧释放出能量，产生气体，推送火箭和导弹的运行。推进剂具有下列特性：①比冲量高；②密度大；③燃烧产物的气体（或蒸气）分子量小，离解度小，无毒、无烟、无腐蚀性，不含凝聚态物质；④火焰温度不高，以免烧蚀喷管；⑤有较宽的温度适应范围；⑥点火容易，燃烧稳定，燃速可调范围大；⑦物理化学稳定性良好，能长期贮存；⑧机械感度小，生产、加工、运输、使用中安全可靠；⑨若为固体推进剂，还应有良好的力学性质，有较大的抗拉强度和延伸率。常用的推进剂主要有固体、液体两种，少量固液混合体也在试用。
火箭的飞行原理
事实上，火箭工作的基本原理就是牛顿的第三运动定律。这就是：对于每一个作用力，都有一个大小相等、方向相反的反作用力。
牛顿第三定律解释了为什么步枪在射击的时候会有后坐力。你可以亲自动手，试验这条定律。
可供演示后坐力的步枪请你拿一个气球，把它吹起来。你一放手，气球就会飞跑。气球里面的空气通过小口向后冲，空气的这种作用力产生了大小相等、方向相反的反作用力，使气球向前飞。
而火箭会飞，也是因为相同的原理。燃料燃烧时所生成的炽热气体，通过火箭尾部的尾喷口向后喷。这时，向后喷的燃气产生了一个大小相等、方向相反的反作用力，它推动着火箭向前飞。
我们大家都看到过飞机在空中飞翔。飞机的飞行需要空气，而对流层和同温层里都有空气。螺旋桨或喷气发动机把空气向后推，产生反作用力推动飞机向前运动。与此同时，当空气流过机翼的时候，机翼下部的压力比上部大，这样就给了飞机一个向上的升力。所以，没有空气，飞机就不能飞。
然而，火箭却不同，因为它在大气层外比在大气层里飞得更好。这是由于大气层里有空气，它对向前运动的火箭产生阻力。你可以试验一下空气的阻力。
在一个刮风天，找一张一米见方的硬纸板，假如你把这张硬纸板直立着举在头顶上，顶着风跑，你就会感觉到，硬纸板上受到压力，把你的手臂向后拽。可是如果你把硬纸板放平，使它只有一个很薄的边缘顶着风，那你就会发现，空气的阻力就小多了。
而火箭在外层空间遇到的是另一个问题。火箭依靠尾喷管向后喷出的气体作为动力，但这种炽热气体只有在燃烧时才能产生。为了使火箭发动机中的燃料燃烧，必须有氧气供应。可是在外层空间中，却没有足够的氧气，所以，火箭必须自己携带供燃烧用的氧气。
火药的发明
火药是我国古代的四大发明之一，是古人在炼丹过程中偶然发明的。火药的产生，毫不夸张地说改变了我国和世界的历史，现代航空界的各种成就都可以追溯到火药的产生。我们的祖先利用火药制造了许多火器。开始是作为娱乐庆典工具的烟花炮仗，如大家在过年时都玩过“二踢脚”、“钻天猴”等烟花炮仗，把“二踢脚”点着时，它立刻飞向天空中。这就是火药的巧妙运用，这说明我们的祖先已经懂得了反作用原理：当火药点着后，从尾部喷射的火焰能产生一个向相反方向的作用力，使炮仗反方向飞行，当然如果炮仗躺放在地上的话，就会向前方飞行，即火药产生的作用力的方向与火药的喷射方向相反。这与现代火箭飞行的原理相同。
火箭的发射程序
运载火箭的发射是有一定程序的，包括起飞、加速、入轨、箭器分离等。如果发射的是回收式航天器，最后还有回收程序。下面简单介绍一下各个程序：
起飞
火箭经过事先组装、调试以及某些试验后，便用运输系统（火车或汽车、拖车）将之运往发射场，竖立在发射架上，然后进行发射前的准备工作，如航天器的安装、所有管线的连接等。如果是液体推进剂火箭，还要加注推进剂，填充压缩空气和安装爆炸螺栓等火工品（航天器安装要先于火工品安装，以保障安全）；然后进行全箭检查，火箭垂直度调整和方向粗瞄准；最后再进行方向精瞄准和临射检查；向火箭推进剂贮箱充气增压；启动发动机；火箭起飞，沿预定轨道飞行。当然，点火起飞是由电子计算机倒计时和一系列控制指令实现的。
