目前做到最大的是美國1973年廢棄的土星-5號(hào)，它的直徑10米，成為直徑最大的火箭，可以把118噸的有效載荷送上近地軌道，可以將47噸的有效載荷送上月球軌道，而前蘇聯(lián)的“能源”號(hào)直徑也達(dá)到了8米，近地軌道的能力達(dá)到了100噸。

那么要問它的投送能力，與什么有關(guān)系，理論上，飛行阻力與橫截面積成正比，做得越大，直徑和高度越大，飛行阻力也越大，因此火箭直徑和高度，不是一個(gè)可以被無限放大的關(guān)系，正確的理解，與發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料技術(shù)密切相關(guān)。

我國過去不做那么大，從直徑1.65米的長征一號(hào)（1970年），到2016年的直徑5米的長征五號(hào)，我們用了46年。隨著我們興起海運(yùn)，這才有了直徑5米的火箭。未來為了載人登月，10米的火箭也在規(guī)劃中，要突破的正是發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料技術(shù)。

▲俄羅斯RD180，美國都在進(jìn)口

致于射程，也與發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料有關(guān)，與載荷有關(guān)。土星五號(hào)推力的實(shí)現(xiàn)，不只是直徑10米的火箭體，而是11臺(tái)并列的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中一和二級(jí)均有5臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)擔(dān)綱，要同時(shí)點(diǎn)火，11臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，不能出現(xiàn)任何偏差，才能保證發(fā)射成功。所以從構(gòu)型上來說，土星-5只是為了當(dāng)年航天競(jìng)賽，做到了，做到了即視為一種成功。美國再研制10米火箭，絕不會(huì)再出現(xiàn)這種落后的構(gòu)型，原因是在技術(shù)上存在不確定性。因此，網(wǎng)絡(luò)那些所謂長征五號(hào)不比土星五的奇談怪論，可以休矣。

長征5號(hào)，來頂一下：

謝邀，“胖5”變粗了后大家對(duì)火箭的直徑開始有興趣了是吧。

理論上來說，火箭的直徑并沒有上限。

和車子、飛機(jī)、船不一樣。

以車子為例，車子在行駛過程中，由于后面有一個(gè)真空區(qū)，因此車子所受到的助力大部分是壓力阻力。啥概念？車子前部的氣壓大于車子尾部的氣壓，因此造成了車子在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候有空氣阻力的產(chǎn)生。

所以設(shè)計(jì)車子的時(shí)候往往將車子設(shè)計(jì)成流線型，以減小尾部的低壓區(qū)。

對(duì)于飛機(jī)其實(shí)也一樣，例如蘇系戰(zhàn)機(jī)的尾錐，就是有減小后部低壓區(qū)的作用的。

而對(duì)于火箭在大氣層內(nèi)飛行的時(shí)候是這樣的

即使是平頭的情況在火箭前部形成的高壓區(qū)阻力也并不是很大，原因很簡單，空氣是有流動(dòng)性的，會(huì)逸散開。但一般的情況下人們還是會(huì)將火箭的頭部做成圓頭和尖頭。這樣阻力可以相對(duì)小一點(diǎn)點(diǎn)。但是對(duì)于火箭的直徑，其實(shí)是無所謂的。可以從上圖看出火箭的低壓區(qū)也并不在火箭的尾部而是火箭頭部附近。

原因很簡單，和火箭噴出的高溫高壓氣流相比，氣壓阻力連九牛一毛都算不上。

但是當(dāng)火箭不斷加速的時(shí)候，會(huì)有另外一種阻力形式出現(xiàn)——激波阻力。

這是由于火箭速度高于音速后，空氣來不及逸散而形成的空氣彈性阻力。這種阻力形式會(huì)對(duì)火箭整體結(jié)構(gòu)造成沖擊。

目前來說火箭的設(shè)計(jì)都是將箭體設(shè)計(jì)在激波錐以內(nèi)的。如果加粗火箭的話，實(shí)際上得同比例加長一部分火箭的長度，使之大部分時(shí)間處在激波錐以內(nèi)。

但是這也不是太大的影響，因?yàn)榛鸺遣粩嗟南蚋吆０胃叨蕊w行的。到了5000米以上空氣就已經(jīng)很稀薄了，即便產(chǎn)生激波錐對(duì)火箭的影響也不是特別的大。

對(duì)于火箭直徑和射程其實(shí)沒啥最優(yōu)解。依次放大就行了。

例如土星-5號(hào)吧，直徑10.1米

但是可以看出，土星5號(hào)依舊是按照激波錐依次修整外形的。越到后面越粗。

至于射程，就看燃料量和燃料效率了，有火箭方程可以計(jì)算的，大部分火箭現(xiàn)在都是趨近于最優(yōu)數(shù)值了。

但是依次放大后火箭的長度也會(huì)依次延長，這是有極限數(shù)值的。

當(dāng)時(shí)學(xué)的時(shí)候老師是講了這么一句好像是470幾米，超過這個(gè)長度火箭共振趨勢(shì)就會(huì)特別明顯導(dǎo)致火箭解體。但是以目前人類造出的最大火箭來說長度也就是110多米，還差得老遠(yuǎn)呢。

原則上沒有上限，據(jù)說月亮就是當(dāng)年從地球上發(fā)射出去的。

火箭直徑也是有一定限制的，并不是說火箭直徑越大越好，一般來說根據(jù)火箭等級(jí)不同，起飛重量越大的火箭直徑越大，但是這個(gè)直徑也是有一定上限的，比如歷史上火箭直徑最大的就是蘇聯(lián)的N-1超重型運(yùn)載火箭，其一級(jí)箭體直徑達(dá)到了17米，但是N-1火箭因?yàn)樽陨碓O(shè)計(jì)原因，并沒有真正進(jìn)行實(shí)際發(fā)射任務(wù)，而美國的土星五號(hào)超重型運(yùn)載火箭雖然一級(jí)結(jié)構(gòu)箭體直徑只有10米，但是卻是迄今為止人類多次發(fā)射成功過的最大、最重運(yùn)載火箭。一般來說，火箭的箭體直徑肯定是越大越好，這樣一個(gè)最大的好處是一級(jí)火箭底部可以同時(shí)布置更多數(shù)量的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，產(chǎn)生更大的起飛推力來提升火箭的運(yùn)載力，但是一級(jí)火箭的箭體直徑也不是越大越好，因?yàn)榧w直徑增加后除了帶來制造過程中的巨大技術(shù)難度外，更重要的是過大的箭體直徑會(huì)增加火箭爬升過程中的風(fēng)阻，以及降低火箭飛行過程中的橫向滾轉(zhuǎn)率，繼而增加火箭發(fā)射失敗的風(fēng)險(xiǎn)率。所以火箭的箭體直徑一般是恰好就可以了，一般來說的話，火箭最大直徑基本維持在10米左右就是最好的選擇，因?yàn)?0米直徑的箭體一個(gè)是在制造過程中技術(shù)難度更低一些、另外一個(gè)風(fēng)阻和滾轉(zhuǎn)系數(shù)更低，而且對(duì)于大部分航天器而言，其星體直徑一般都不會(huì)超過10米級(jí)別，個(gè)別超過的也只是增加了整流罩直徑，對(duì)于火箭箭體的直徑增幅并不大。至于火箭的射程高低這個(gè)和火箭的箭體直徑雖然有一定關(guān)系，但是并不是核心點(diǎn)，比如要發(fā)射一顆五六十噸的近地軌道大型航天器，那么這枚火箭的起飛推力不會(huì)低于3000噸，要產(chǎn)生這么大的推力就需要兩千多噸的火箭燃料來滿足正常飛行需求，如果火箭的直徑過小的話，就會(huì)造成整個(gè)火箭高度過高，繼而增加了火箭在飛行爬升滾轉(zhuǎn)過程中的橫向應(yīng)力值，所以這個(gè)時(shí)候就要讓火箭變胖來容納更多的火箭燃料，所以這個(gè)時(shí)候火箭的直徑會(huì)放大不少。當(dāng)然也不是說所有起飛重量幾千噸的超重型火箭都有一個(gè)箭體直徑超大的一級(jí)火箭結(jié)構(gòu)，因?yàn)橐朐黾踊鸺钠痫w推力除了可以增加一級(jí)火箭的箭體直徑容納更多的燃料和發(fā)動(dòng)機(jī)外，還可以采用并聯(lián)的方式來提升火箭的起飛推力，比如美國SpaceX公司的獵鷹重型運(yùn)載火箭起飛推力超過2700噸，但是其一級(jí)火箭采用了三具箭體直徑只有3.5米的普通獵鷹9火箭一級(jí)箭體設(shè)計(jì)，這樣做最大的好處就是技術(shù)難度大大降低，不用技術(shù)攻關(guān)超大直徑箭體所帶來的箭體結(jié)構(gòu)承力框架火箭燃料箱內(nèi)部液體燃料在亞太空如何高效進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的問題。