การออกแบบสร้างจรวดสามารถทำได้ง่ายเพียงใช้หลอดกระดาษแข็งที่เต็มไปด้วยผงสีดำ (ดินปืน) แต่เพื่อให้มีประสิทธิภาพ การออกแบบจรวดหรือขีปนาวุธที่ถูกต้องเกี่ยวข้องกับการเอาชนะจำนวนของปัญหาที่ยุ่งยาก ความยากลำบากที่สำคัญ ได้แก่ การระบายความร้อนในห้องเผาไหม้, ปั๊มเชื้อเพลิง (ในกรณีของเชื้อเพลิงเหลว), การควบคุมและแก้ไขทิศทางของการเคลื่อนที่ [70]

ไดอะแกรมของเครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงเหลวและกระแสของการไหลผ่านท่อและปั๊มกังหันเทอร์ไบน์ของเชื้อเพลิงและตัวอ๊อกซิไดซ์ (ซึ่งช่วยระบายความร้อนของผนังห้องเผาไหม้และหัวฉีดไปด้วยในตัว) โดยรวม

ส่วนประกอบ

จรวดประกอบไปด้วยเชื้อเพลิงจรวด, ที่บรรจุเชื้อเพลิงจรวด (เช่นถังเชื้อเพลิงจรวด) และหัวฉีด จรวดยังอาจจะมีเครื่องยนต์จรวดหนึ่งเครื่องหรือมากกว่า, อุปกรณ์รักษาเสถียรภาพทิศทาง (เช่น ครีบหางควบคุมทิศทาง, เครื่องยนต์จรวดเล็กสำหรับปรับทิศทางหรือ เข็มทิศไจโรแบบ 3 แกนมิติ เพื่อรักษาทิศทางเดิมของตัวจรวดเอาไว้ในการกลับคืนสู่ที่หมายเดิม หรือที่เรียกกันว่า "กิมบอล" (gimbal), เครื่องยนต์จรวดสำหรับปรับความเร็ว, ไจโรสโคป) และโครงสร้างตัวจรวด (มักจะเป็นจรวดท่อนเดียว) จะถือองค์ประกอบเหล่านี้เข้าด้วยกัน จรวดที่มุ่งหมายสำหรับใช้ในชั้นบรรยากาศด้วยอัตราเร็วสูงยังมีแฟร์ริ่ง (fairing) หรือโครงสร้างที่เป็นเปลือกนอกของตัวอากาศยานมีหน้าที่เป็นแผ่นเปลือกนอกที่ห่อหุ้มตัวอากาศยานนั้น ๆ และยังมีหน้าที่อีกอย่างคือ ช่วยลดแรงต้านทานจากกระแสการไหลของอากาศในทางหลักอากาศพลศาสตร์อีกด้วย ตัวอย่างเช่น กรวยจมูกของจรวด (nose cone), ซึ่งมักจะบรรจุสัมภาระน้ำหนักบรรทุกเอาไว้อยู่ภายใค้ฝาครอบของกรวยจมูกจรวดเอาไว้ด้วย [71]

เช่นเดียวกับองค์ประกอบเหล่านี้จรวดสามารถมีจำนวนขององค์ประกอบอื่น ๆ ได้อีก เช่น ปีก (เครื่องบินจรวด (rocketplane)), ร่มชูชีพ, ล้อ (รถยนต์จรวด), แม้แต่, ในความรู้สึก, ส่วนบุคคล (เข็มขัดจรวด (rocket belt) หรือ ยานบินส่วนบุคคล (Jet pack)) ยานพาหนะที่พบบ่อยมีระบบนำทาง (navigation system) และระบบนำวิถี (guidance system) ที่มักจะใช้การนำทางด้วยดาวเทียม (satellite navigation) และระบบนำทางด้วยความเฉื่อย (inertial navigation system)

เครื่องยนต์

เครื่องยนต์จรวด ไวกิ้ง 5 ซี (Viking 5C rocket engine)

เครื่องยนต์จรวดใช้หลักการขับเคลื่อนด้วยไอพ่น [1] เครื่องยนต์ขับเคลื่อนจรวดมาในหลากหลายรูปแบบ; รายการที่ครอบคลุมสามารถพบได้ในเครื่องยนต์จรวด จรวดในปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นจรวดที่ใช้พลังงานทางเคมี (โดยปกติมักจะเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายใน (internal combustion engines), [72] แต่บางแบบก็ใช้การแยกสลายตัวของเชื้อเพลิงจรวดแบบโมโน (decomposing monopropellant) ที่จะปล่อยก๊าซไอเสีย (exhaust gas) ร้อนออกมา เครื่องยนต์จรวดสามารถใช้เชื้อเพลิงจรวดที่เป็นแก๊ส, เชื้อเพลิงแข็ง (solid propellant), เชื้อเพลิงเหลว (liquid propellant), หรือส่วนผสมไฮบริดทั้งของแข็งและของเหลว (hybrid mixture of both solid and liquid)

เชื้อเพลิงจรวด (Propellant)

Gas Core light bulb

เชื้อเพลิงจรวดเป็นมวลสารเชื้อเพลิงที่เป็นของเหลวในอุณหภูมิต่ำมาก ๆ และมีความดันสูงมาก และได้ถูกกักเก็บเอาไว้มักจะอยู่ในรูปแบบของถังหรือท่อรูปทรงกระบอกที่มีเอาไว้กักเก็บเชื้อเพลิงก่อนที่จะถูกนำออกมาใช้เป็นมวลสารขับดันที่จะเกิดการสันดาปเกิดเป็นเปลวไฟก๊าซร้อนความดันสูงมากและพุ่งออกมาจากด้านท้ายของเครื่องยนต์จรวดในรูปแบบของลำของไหลไอพ่นเพื่อสร้างให้เกิดแรงผลักดันให้ลำตัวจรวดพุ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม จรวดเคมีมักจะใช้เชื้อเพลิงจรวดเป็นเชื้อเพลิง เช่น ไฮโดรเจนเหลวหรือน้ำมันก๊าดที่ถูกเผาไหม้ด้วยตัวช่วยสันดาปเช่นออกซิเจนเหลวหรือกรดไนตริกในการสร้างให้เกิดก๊าซร้อนมากในปริมาณมาก ๆ ตัวออกซิไดซ์หรือตัวช่วยในการเผาไหม้จะเป็นทั้งที่ถูกเก็บรักษาไว้แยกต่างหากและนำมาผสมกันในห้องเผาไหม้, หรือนำมาผสมกันแบบสำเร็จรูป, เพื่อใช้ทำเป็นจรวดเชื้อเพลิงแข็ง

บางครั้ง เชื้อเพลิงจรวดจะไม่ได้รับการเผาไหม้ แต่ยังคงได้รับการเกิดปฏิกิริยาเคมีอยู่, และอาจจะเป็น 'monopropellant' เช่น ไฮดราซีน (hydrazine), ไนตรัสออกไซด์ (nitrous oxide) หรือ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ที่สามารถย่อยสลายแบบเร่งปฏิกิริยา (catalytically) ไปเป็นแก๊สร้อนได้

อีกวิธีหนึ่ง, คือเชื้อเพลิงจรวดแบบเฉื่อย (inert propellant) สามารถนำมาใช้โดยที่สามารถให้ความร้อนจากแหล่งภายนอกได้, เช่น ในจรวดพลังไอน้ำ (steam rocket), จรวดพลังความร้อนสุริยะ (solar thermal rocket) หรือ จรวดพลังความร้อนนิวเคลียร์ (nuclear thermal rocket) [1]

สำหรับจรวดขนาดเล็ก, จรวดประสิทธิภาพต่ำ เช่น ตัวขับดันสำหรับควบคุมท่าทางการทรงตัว (attitude control thruster) ในการบินของยานอวกาศหรืออวกาศยาน เมื่อถูกทำให้มีประสิทธิภาพที่สูงขึ้นแล้วจะมีความจำเป็นน้อยลง, ของเหลวที่มีแรงดันนั้นจะถูกใช้เพื่อเป็นเชื้อเพลิงจรวดเพียงเพื่อยานอวกาศจะใช้เป็นแรงผลักดันสำหรับในการหนีออกจากวงโคจรโดยผ่านทางหัวฉีดแรงขับ (propelling nozzle) [1]