一般來說貨運(yùn)飛船因?yàn)闆]有載人飛船必需的人體保障設(shè)備,和火箭加速上升過程中的人體生理承受限制,同一款飛船衍生而來的載人飛船和貨運(yùn)飛船之間在載荷等方面的差別還是比較大的。而所謂的火箭推重比簡單來說就是指的火箭在飛行過程中的加速性能高低,也就是說火箭推重比越高,火箭的加速性就越快,也就意味著其能夠以更少的時(shí)間穿過稠密的大氣層,減少了與大氣摩擦的損耗。同時(shí)也因?yàn)槠浼铀俣雀叩膬?yōu)勢縮短了火箭總飛行燃燒時(shí)間,那么也就意味著兩枚裝載相同燃料量和同樣比沖大小的的火箭,推重比更大的火箭反而因?yàn)轱w行時(shí)間的縮短具有更大的運(yùn)載力,所以這也是同一款飛船衍生而來的貨運(yùn)飛船載荷和起飛重量要比載人飛船大一些的原因所在,就像基于神舟飛船衍生而來的天舟貨運(yùn)飛船質(zhì)量更大一些一個(gè)道理。具體來說在不考慮載人的前提下,火箭推重比越大會(huì)帶來什么好處呢?舉例來說火箭發(fā)射要求其末端飛行速度要達(dá)到第一宇宙速度才算是具備最低標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)射入軌能力,那么對應(yīng)到推重比更大的火箭身上來說,在火箭推重比達(dá)到一個(gè)較為極端的時(shí)候,火箭或許能在瞬間加速到第一宇宙速度,那么這個(gè)時(shí)候火箭自身所需要的速度增量就是第一宇宙速度7.9KM,但是實(shí)際上受限于技術(shù)的限制,火箭必須通過多級(jí)結(jié)構(gòu)才能達(dá)到第一宇宙速度,比如典型的用于發(fā)射國際空間站這類低軌道的二級(jí)結(jié)構(gòu)火箭,從發(fā)射點(diǎn)火到火箭與航天器分離,火箭發(fā)動(dòng)機(jī)總?cè)紵龝r(shí)間基本在450秒左右,那么按照其燃燒時(shí)間計(jì)算的話,這種二級(jí)結(jié)構(gòu)的火箭光是克服重力帶來的垂直加速上升過程中產(chǎn)生的450×9.8=4410M/S的垂直方向速度損失,至少就需要(4410^2+7900^2)^0.5=9047m/s的速度增量才能保證航天器順利進(jìn)入運(yùn)行軌道,這樣計(jì)算下來的話,也就可以看出二級(jí)結(jié)構(gòu)的火箭在加速性上相比推重比達(dá)到極端可以瞬間加速到第一宇宙速度的火箭,在速度增量上差了大概1147M/S,對應(yīng)到火箭自身載荷至少是3噸左右的載荷差距。從中便可以看出火箭的推重比越高,帶來燃燒時(shí)間的縮短背后,是減少了所需速度增量而來的更大的航天載荷優(yōu)勢。而直接影響火箭推重比的關(guān)鍵參數(shù)就是火箭自身的發(fā)射質(zhì)量和總推力比值,由于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單/沒有獨(dú)立的發(fā)動(dòng)機(jī),所以固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)雖然比沖較低,但是其相比常見的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)總推力更大,而且自身零部件更少帶來更輕的發(fā)射重量比,所以為了提高火箭自身的推重比,很多火箭都掛載了推力更大的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)來增加火箭發(fā)射載荷,比如歐洲的阿麗亞娜5運(yùn)載火箭/曾經(jīng)的航天飛機(jī)和最新的SLS超重型登月火箭以及日本的H-2火箭都有掛載固體火箭助推器,特別像美國的戰(zhàn)神5火箭直接使用航天飛機(jī)使用的固體火箭助推器既可以完成低軌道發(fā)射任務(wù)。不過任何火箭的推重比并不是可以無限增大的,雖然推重比更高的火箭航天載荷優(yōu)勢更為明顯,但是相應(yīng)的加速度越高,意味著火箭箭體結(jié)構(gòu)在承受加速過程中的氣動(dòng)壓力和摩擦力更大,特別是氣動(dòng)阻力和加速度是呈指數(shù)上漲的,而且空氣阻力也會(huì)產(chǎn)生幾百度甚至上千度的高溫,對于飛行器的機(jī)體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐高溫有著直接更高的要求,比如SR-71戰(zhàn)略偵察機(jī)雖然可以飛到3馬赫的最大飛行速度,但是其機(jī)身在設(shè)計(jì)時(shí)除了有額外加強(qiáng)機(jī)身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度外,更是在機(jī)身蒙皮設(shè)計(jì)上考慮了氣動(dòng)阻力產(chǎn)生熱量后的機(jī)體受熱膨脹影響。不過不管是為了抵消更大推重比帶來結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的增強(qiáng)和氣動(dòng)加熱帶來的影響,相對應(yīng)都需要火箭在設(shè)計(jì)制造時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度加強(qiáng)和隔熱處理后帶來更大的起飛質(zhì)量,那么在火箭起飛總推力一定的前提下,更大的火箭自身重量也就浪費(fèi)了火箭發(fā)射載荷和燃料攜帶量降低所帶來較低的推重比。比如原本火箭可以實(shí)現(xiàn)100噸的低軌道發(fā)射入軌能力,但是在發(fā)動(dòng)機(jī)總推力不提升的前提下為了增加火箭的推重比,進(jìn)行了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度加強(qiáng)和隔熱處理后帶來燃料量的降低和航天載荷的降低,火箭最終可能只能實(shí)現(xiàn)30噸的低軌道發(fā)射入軌能力。所以這也是為什么火箭推重比不能太高的原因所在。當(dāng)然火箭的推重比也不能太低,畢竟這直接影響著火箭能否發(fā)射成功的關(guān)鍵,比如美國SpaceX公司的獵鷹9運(yùn)載火箭搭載的梅林1D液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)雖然推重比是世界上最高的,能夠保證獵鷹9一級(jí)火箭中9臺(tái)梅林1D液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)狀態(tài)下依然完成發(fā)射起飛。更高的停機(jī)效率雖然賦予了獵鷹9運(yùn)載火箭更加強(qiáng)大的發(fā)射可靠性,不過能起飛不代表能完成最終發(fā)射入軌,比如獵鷹9火箭在2012年首次利用龍飛船運(yùn)送物資前往國際空間站補(bǔ)給的CRS-1發(fā)射任務(wù)時(shí),當(dāng)時(shí)獵鷹9運(yùn)載火箭為了降低火箭發(fā)射成本,除了搭載有龍飛船外還搭載有多枚納米衛(wèi)星。不過不幸的是在發(fā)射過程中,獵鷹9一級(jí)火箭有一臺(tái)梅林1C發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆炸停機(jī)造成火箭總推力的降低,結(jié)果就是受限于總推力的降低(爆炸停機(jī)后的發(fā)動(dòng)機(jī)沒能產(chǎn)生推力反而成為火箭自身重量的一部分)帶來推重比的降低,最終獵鷹9火箭只將龍飛船送入預(yù)定軌道而放棄了納米衛(wèi)星,同樣這也是為什么火箭推重比不能太低的原因所在。所以在實(shí)際航天發(fā)射任務(wù)中,火箭自身的推重比都會(huì)刻意保持在1.2--1.5左右,這樣能夠保證在較低的推重比前提下,火箭自身的結(jié)構(gòu)質(zhì)量不至于太重而影響發(fā)射效率。而且因?yàn)榛鸺诎l(fā)射過程中火箭燃料的消耗,火箭自身的推重比也會(huì)隨著火箭自身重量的降低而逐漸增高到3G以上以達(dá)到航天器發(fā)射入軌速度增量要求。當(dāng)然對應(yīng)到載人飛船的話,為了降低推重比過高對航天員生理的影響,火箭在飛行過程中會(huì)通過限制燃料流量的方式來降低推力以保障航天員的生命安全。如果是沒有載人需求限制的貨運(yùn)飛船的話,在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)質(zhì)量允許的前提下,肯定是火箭推重比越高越好了,畢竟能帶來更大的發(fā)射載荷和更低的發(fā)射成本。