本文是小火箭经典导弹和运载火箭系列文章第二季的第二篇。从上一篇的V-2导弹一文的结束部分，咱们现已能够看到人们用弹道导弹将灵长类动物送上太空的屡次测验。
V-2导弹是名副其实的现代弹道导弹和运载火箭的开山祖师，而从弹道导弹和运载火箭的开展史上来看，将人类真实带入航天时代的，当属苏联的R-7弹道导弹和运载火箭宗族。
世界上榜首枚洲际弹道导弹、榜首颗人造地球卫星、榜首位进入太空的宇航员、榜初次月球勘探、榜初次行星勘探都与这个导弹宗族有着亲近的联络。现在，咱们仍然能够看到这个导弹宗族中的年轻一代为世界空间站的保护做着奉献。R-7导弹宗族身上有着太多传奇，而其规划细节也有太多值得咱们现在的导弹和火箭规划师学习的当地。
从严厉意义上来说，苏联是在1946年开端具有成体系的导弹与运载火箭规划出产体系的。
到了1948年，以科罗廖夫为总规划师的苏联导弹研制团队研制出了R-1弹道导弹。后来又有了R-3弹道导弹。27米长，直径2.8米，起飞分量为7.2吨的R-3导弹能够冲击到3000千米之外的方针。
其时，将人类榜首颗卫星送入太空的梦想在美苏等有才能开展长途弹道导弹的国家中得到的重视越来越多。美苏两国在二战之后的对立也益发显着，开展能够从各自的本乡冲击到对方疆域的弹道导弹的使命需求也越来越激烈。
一开端，苏联方面有工程师提出，将3枚R-3弹道导弹并联起来发射的话，能够完成将卫星送入太空的要求，也能打到美国本乡。
可是，科罗廖夫以为，从久远视点来看的话，苏联需求一枚更大的导弹，这枚导弹不仅仅能够满意冲击美国本乡的需求，更能够在将来把卫星送入盘绕地球的轨迹，把勘探器送上月球、金星和火星。因而，无论是导弹仍是火箭，要做，就做个大的！
所以，从1953年开端，整个团队把悉数精力都放在了这个名为R-7的导弹上。
1957年，R-7导弹经过工程师们3年来的尽力，总算横空出世。上图为矗立在发射场的R-7弹道导弹。
能够带着核弹头的导弹成为了核威慑力气的国家栋梁。依照大部分工程师认同的观念，当一枚弹道导弹的射程超越5500千米的时分，就能够被称作洲际弹道导弹了。美苏其时根本上都具有了开展这种兵器的条件，所以，逐步地，抢夺榜首的比赛开端变得白热化了。
1957年4月，一辆专列将R-7弹道导弹运送到拜科努尔发射中心邻近。1957年5月15日，导弹发射。可是，在飞翔了88秒之后，导弹突发毛病，随后，榜首枚试射的R-7导弹坠毁在400千米外的沙漠上。
而这些活动，早已被美国盯上了。上图为从天上拍照的R-7弹道导弹坐落拜科努尔发射中心的发射塔架。这张宝贵的相片来源于美国中央情报局，由1957年飞临拜科努尔上空的一架刚刚入役的U-2侦察机拍照。多年来，美国一向在寻觅苏联的弹道导弹和运载火箭的研制中心和发射基地。总算，在1957年，趁着苏联的导弹试射活动开端密布呈现的时分，美国的高空侦察机发现了坐落丘拉塔姆小镇周围的这个发射中心。
苏联榜初次试射的失利让美国人感到时机来了。1957年6月初，一枚美国世界神弹道导弹拔地而起。美国康维尔飞机公司与1948年和1949年之间在新墨西哥州白沙导弹实验场取得了不少作用，不过该公司没能压服美国空军进行支撑。可是，他们以为值得一拼，因而决议自筹经费持续进行研制。上图这枚世界神便是康维尔持续自己投了300万美元后的成果。可是，导弹发射后不久，就爆破了，没能飞出洲际弹道导弹要求的飞翔弹道。
1957年6月11日，得知美国人也在进行洲际弹道导弹实验的苏联人再次进行了一枚R-7弹道导弹的实验。不过，这一次比前次的飞翔时刻还要短。导弹升空后33秒，就呈现了难以操控的滚转，在空中崩溃爆破。
公元1957年8月21日，第3枚R-7弹道导弹被运往拜科努尔的发射架。当日，导弹从拜科努尔升空，冲出稠密大气，飞出了美丽的亚轨迹弹道，然后，导弹的弹头再入大气，一头扎进了太平洋。
5天后，苏联宣告成功进行了一枚洲际弹道导弹的试射，射中6000千米外的预订海域。
从此，洲际弹道导弹这类飞翔器正式诞生了。R-7，这款初出茅庐的导弹使苏联成为了世界上最早把握洲际弹道导弹技能的国家。（不甘心的美国人在1957年到1958年6月，共进行了8次试射，其间有6枚导弹在发射台上或许升空后不久爆破，其间2枚试射部分成功，最远射程为966千米。后来世界神的射程到达了14480千米，比及小火箭专门为世界神写一篇文章的时分再来胪陈。）
其规划最大射程为8800千米，圆概率差错为5千米，能够带着一枚TNT当量为300万吨的核弹头。
从外形上看，R-7导弹最大的特征便是旁边面的4个外挂式助推器了。每台助推器的长度为19米，最大直径为3米。助推器越往上，越收敛，并逐步变为一个歪斜尖锥。尖锥的顶角为10°。
R-7弹道导弹能够选用不同的弹头装备。从1957年到1961年，R-7进行了28次试射（其间25次成功）。不过，终究正式入役的，是R-7A（上图最右边那个）。
在经过屡次洲际弹道导弹试射后，苏联人以为，时机老练了。所以，他们正式发动了人造地球卫星的发射方案。
1957年10月4日，在拜科努尔发射中心升空的，由R-7洲际弹道导弹改造而来的人类榜首枚运载火箭，将人类榜首颗人造卫星送入了太空。由此，太空比赛正式拉开帷幕，人类也就由此开端进入了航天时代。
依照一般的说法，由R-7导弹改来的火箭为一枚二级运载火箭。可是，小火箭以为，严厉来说，这是一枚一级半运载火箭。
传统意义上的二级运载火箭指的是一级先焚烧，然后一级与二级别离后，在一级火箭上面的二级火箭再焚烧全推力作业。
可是，R-7并不是这姿势作业的。R-7的5台发动机（芯级1台，4个助推各1台）是在地上一起焚烧的，只不过，芯级的燃料贮箱大一些，能够使芯级发动机焚烧时刻满足长。当助推器中的燃料烧尽后，助推器别离。
这样的规划，使得R-7避免了那个时代的多级导弹或许火箭要面对的一个严重难题：上面级发动机的高空或许真空环境中的焚烧牢靠性问题。
R-7助推器别离的规划很风趣：燃料燃尽后，助推器底部与芯级相连的当地被火工品炸开，然后液氧贮箱中剩余的高压气体被释放出来，使助推器绕着顶端与芯级相连的组织滚动。该组织由球形接头和带豁口的衔接盘组成，当助推器旋转的视点满足大的时分，助推器便从豁口中脱离下来，并终究坠落到地上。
这5台发动机，每一台都有4个主焚烧室，因而，能够看到R-7系列火箭的底部有20个较大的喷管。
别的，留意中心的芯级发动机的四周，有4个小喷管，那是用来调整火箭姿势的游动发动机。而每台助推器上也有2台小游动发动机。游动发动机的摇摆规模是±45°。
这个规划相对于V-2导弹的燃气舵来说，有十分大的优势。R-7对本身姿势有很强的操控才能。
还有，留意每台助推器底部与芯级接近的当地都有亮亮的部分。那是一块包覆在助推器外表的不锈钢板，用来避免芯级的火焰对助推器形成损伤。
RD-107是一台液氧火油火箭发动机。没错！苏联人在上世纪50时代就把握了老练的液氧火油火箭发动机的技能。
RD-107发动机的焚烧室压力为5.88MPa，海平面推力高达813.98千牛，线系列火箭芯级那台发动机叫做RD-108，根本功能和RD-107附近，只不过多用了2台游机，因而
，线时代来到这个世界的发动机，规划优异，功能优秀。不知道她有没有想到，60年后，人们仍然在使用着她的改善类型。上图为一个主焚烧室被剖开后的RD-107，咱们能够看到圆柱段顶端的喷注盘（有337个喷注孔，这是小火箭的老友橡树高工亲身数过的）。焚烧室内壁亮晶晶的是
。别的，小火箭以为RD-107的规划还有一个妙处：火油紧贴焚烧室内壁流下，形成了一层液膜，使焚烧室内壁免遭高温燃气的灼伤。有关发动机喷管的规划和流场仿真，详见小火箭的公号文章《RD-170：世界上推力最大的液体火箭发动机》。RD-170尽管比RD-107的焚烧室压力大得多，可是核算原理相通。感兴趣的同学能够自行核算一下。小火箭在这里贴出RD-170的内流场核算成果，核算出RD-107的成果的能够自行比较一下，或许微信发给小火箭后台。
这是RD-107液氧火油火箭发动机的涡轮泵体系示意图。最左边是过氧化氢气体发生器，这种体系在小火箭的经典导弹系列文章《V-2导弹：现代弹道导弹和运载火箭的开山祖师》一文已有胪陈。
部分为液氧泵，右侧棕色的部分为热交换器。与V-2导弹的液氧酒精发动机比较，RD-107的涡轮泵既有承继，又有立异，尽管根本原理类似，可是RD-107的功率要猛得多。进入作业状况后，RD-107的涡轮泵主轴将到达8300转/分钟的高速，发生5200马力的超强功率。
正在从拜科努尔发射中心的发射台上升空的由R-7弹道导弹改造而来的运载火箭。
要知道，最早宣告即将发射人造地球卫星的国家是美国。1955年7月29日，时任美国总统艾森豪威尔经过白宫新闻秘书发布美国将于1957年，即世界地球物理年（IGY）的时分发射榜首枚人造卫星。成果，苏联的R-7火箭宗族拔得头筹，在
就在冯·布劳恩带队的美国工程师团队急于完成艾森豪威尔总统的许诺的时分，R-7火箭宗族又一次给了他们巨大的冲击。1957年11月3日，R-7火箭宗族的一枚火箭发射了
。这下子，美国人连第二也没能争到。并且，这枚卫星里边带着了一只为科学而牺牲的小动物。
莱卡，这只在莫斯科街头被人寻获的雌性漂泊小狗，搭乘R-7系列运载火箭进入太空，成为
缓过神来的美国人总算在1958年2月1日发射了他们的榜首枚人造地球卫星（重13.97千克）。
，就在榜首枚R-7导弹试射失利一周年的时分，苏联人将一枚载满地球物理勘探设备的卫星送入了太空。在
令人慨叹的是，这枚卫星重达1.327吨！其质量是美国100多天前发射的人造卫星的95倍！
最右是R-7运载火箭，而左边是美国一起期的各型运载火箭（根本上都会呈现在小火箭的后续文章中）。仅仅从个头上来看，R-7系列火箭在其时算是独孤求败了。
榜首枚洲际弹道导弹、榜首枚运载火箭、将榜首颗人造地球卫星送上太空，把榜首个动物送入绕地轨迹，让榜首颗超越1吨重的卫星在太空作业，都是R-7完结的。接下来，近地轨迹的圣杯中，或许就只剩余榜首个把人类送入绕地轨迹这一个了。
当然，就在全世界为R-7在近地轨迹上发明的各种纪录而惊叹的时分。R-7系列火箭现已把目光望向了更远处。
月球勘探器。（总共有2次成功。）后来的工作，或许大部分人就都知道了。科罗廖夫像是正在和一队航天员说着真心窝子的线分，加加林乘坐东方一号世界飞船从拜科努尔航天发射场起飞，在远地点为
，于上午10时55分安全回来，降落在萨拉托夫州斯梅洛夫卡村区域，完结了世界上初次载人世界飞翔，完成了人类进入太空的希望。他驾驭的东方一号飞船成为世界上榜首个载人进入外层空间的航天器，在轨飞翔了
此刻的火箭，改善的当地主要是添加了一级。添加的一级高3.1米，直径2.58米，里边装有一台RD-0109发动机。该发动机也是液氧火油的！也便是，
RD-0109运转牢靠，从1960年12月12日开端投入使用之后，一向为R-7系列运载火箭服务，直到1991年8月29日，该火箭发动机才算是走完了她31年的光辉生计。
这样的结构，我们是不是觉得似曾相识呢？曾有小火箭老友留言问询某型运载火箭为什么有这样的一层长得像脚手架相同的框框，在这里刚好能够凭借R-7系列火箭来阐明一下。这个钢制桁架的作用是让上面级焚烧的火焰更好地向四周排开。芯级根底级的结构主要是铝合金制成的，假如上面级的喷流直接喷到根底级顶端而无处泄流的线℃
正在进行安装的R-7系列运载火箭。留意调查助推器与芯级之间的衔接部分。别的，助推器最大直径为3米，芯级最大直径为3.02米
2.2米。还有，留意仔细看喷管里边铜合金的色彩。助推器作业时刻130秒，芯级作业时刻为300秒
R-7导弹、卫星号火箭、东方号火箭、闪电号火箭，她们用的都是R-7系列火箭的根底级，只不过由于载荷的不同，而有了不同的上面级装备。而R-7系列火箭后来的改型的姓名，就太令人了解了。小火箭信任，即使是对航天不太感兴趣的人，也知道“联盟”这个姓名。这枚火箭是巨大的联盟宗族中的一枚。（联盟火箭是R-7系列运载火箭的最新一代的嫡传子嗣）。摄于1975年7月15日
。别的留意，即使是到了联盟火箭这一代，那段钢制桁架仍是存在的。还有，该火箭顶部有逃逸塔和栅格翼。
不知道你看到火箭芯级和助推级的这种装备的时分，有没有想过，已然5台发动机是在地上一起焚烧的，并且助推器作业时刻为130秒。那么，助推器别离的时分，火箭应该现已飞出了稠密大气了，空气阻力减速的作用会变得不显着了，怎样确保助推器牢靠别离呢？
左右（考虑空气阻力，按六自由度弹道进行的核算，有不同核算成果的同学可微信后台联络。）此刻，大气密度依照美国标准大气模型来核算的话，的确是十分小的。
推力减小25%。这一系列动作主要是让火箭的速度略微减慢一些，以减小别离时的动载荷，给芯级供给杰出的发动条件。
这样的规划为包含加加林在内的很多航天员的安全供给了保证，一起也让小火箭觉得要重新认识苏联的规划。一向以来，人们以暴力美学、大力出奇观等词汇来描述苏联规划。可是，其实苏联规划也有温顺的一面，也会经过一些细节，经过减小推力、减速等方法来进步安全性。
发射操控室，留意中心的那个筒子是潜望镜。在这里操控和观看发射，俗称“进地堡”。
这种水平运送，垂直起竖发射的方法，几十年来也没有改变。改变的，只要人类越来越远大的抱负和越来越杂乱的航天器。
2008年10月10日，拜科努尔的落日。R-7系列运载火箭在这里进行了太屡次发射。
小火箭进行了计算，从1957年5月15日的R-7弹道导弹的初次试射，到2016年7月7日，联盟运载火箭将飞船送上世界空间站，
并且像联盟-U、联盟-FG、联盟-2.1a、2.1b、联盟2-1v这些类型仍然预备着履行新的发射使命，因而这个纪录还将由R-7系列火箭本身不断地打破。
