二戰後期，隨著德國瀕臨戰敗，美國與蘇聯競相打起了德國火箭的主意。在前一篇文章中筆者提到，精明的美國人快蘇聯人一步，搶先把V-2導彈的整件、部件及頂尖工程師帶回美國，給蘇聯留下的只剩導彈尾翼、燃燒室等火箭零部件。
“麵包換技術” 蘇聯人復原V-2導彈
不過，蘇聯人很幸運，與火箭相關的試驗檯、控制檯、操縱裝置、機床和其他設備，美國人沒來得及運走。佔領德國以後，為了儘快復原德國的V-2導彈，蘇聯人想到了一個巧妙的點子——“麵包換技術”，雖然美國帶走了重要的火箭設計師，但是原來在火箭工廠內工作的很多一線熟練工人沒有被帶走，蘇聯利用糧食將這些人招收過來，幫助復原V-2導彈。
“麵包換技術”一經實施就奏效了，“流落在民間”的德國專家被蘇聯組織起來，開始了V-2導彈的復原工作。1947年，在科羅廖夫的領導下基本完成了V-2導彈技術文件復原編寫工作，並研製出蘇聯的R-1導彈（蘇聯版V-2）。
R-1導彈，蘇聯版的V-2
R-1的發動機RD-100幾乎就是V-2火箭發動機的翻版，外觀基本與V-2的火箭發動機一樣，使用的推進劑是液氧和酒精，當然RD-101、RD-103、RD-104都是使用這樣的推進劑組合，直到RD-105火箭發動機才使用液氧/煤油推進劑。RD-100的渦輪泵的動力仍然來自於雙氧水催化反應，後面發展的RD-107與RD-108火箭發動機也繼承了這一方式。R-1的射程300km左右，與V-2相當。
當然蘇聯不會僅僅滿足300km的射程，因為這樣的距離還無法打擊美國本土。就在德國專家幫助復原V-2的同時，蘇聯人自己也在研發射程更遠導彈R-2，畢竟敵人設計的導彈用起來不放心。
R-2導彈的射程是V-2的兩倍，採用的是RD-101火箭發動機，其基本設計思路還是與V-2火箭發動機類似，不過RD-101的結構更緊湊，與復原的RD-100相比，其高度降低，質量減小，但是推力增加，並且使用的酒精推進劑的濃度提高到92%。在RD-101中的蒸汽發生器也發生變化，與美國的A-7紅石火箭發動機類似，利用固體催化劑分解雙氧水，驅動渦輪泵。
世界上第一枚洲際彈道導彈R-7 又一火箭家族誕生
雖然R-2導彈射程已經增加，但是離真正意義上的洲際彈道還是差得很遠。此時，二戰剛結束不久，蘇聯並不擁有像美國那樣的龐大的遠程轟炸機群，所以要想制衡美國，只能加緊研製射程更遠的導彈。
從技術角度來看，德國人開創性設計的V-2導彈可以看做是現代彈道導彈和運載火箭的鼻祖。但是，德國人還沒有來得及設計射程更遠的導彈就戰敗了。後來者蘇聯人就“義無反顧”的接過這個重任。
在吸取之前設計R系列導彈的經驗基礎之上，蘇聯終於推出了世界上第一枚洲際彈道導彈R-7。正是R-7彈道彈道和運載火箭家族將人類帶入航天時代。隨後的人類的第一顆人造地球衛星、第一位宇航員進入太空、第一次月球探測、第一次行星探測都與R-7導彈家族密不可分。
從1953年開始，科羅廖夫的整個團隊將所有精力投入到R-7導彈的研製上。經過3年多的時間，在解決各種技術難題之後，射程遠達8000km的R-7被研製出來。R-7洲際導彈全長34米，芯級直徑3.02米（這裡指的是芯級的最大直徑），重280噸。
R-7配備5臺火箭發動機，芯級一臺（RD-108），四個助推器各一臺（RD-107），每臺發動機有四個燃燒室
在經歷了最初的兩次驗射失敗後，1957年8月21日，蘇聯第三次試射R-7導彈，成功地命中6000km外的預訂海域，這次試射成功也就標誌著蘇聯成為了最早掌握洲際彈道導彈技術的國家。
R-7導彈成功試射後，蘇聯的塔斯社抑制不住興奮，向全世界宣佈了這個消息，並特別說明“可向世界上任何地方發射”。聽到這一消息後的美國，立即被一派驚慌恐怖的氣氛所籠罩。
從外形上來看，R-7導彈與之前的R-1和R-2區別甚大。R-7導彈的最大特徵是其側面分別設置有四個外掛式助推器。根據相關資料顯示，每臺助推器長度為19米，最大直徑為3米。而且助推器的形狀是類似圓錐狀，越往上越收斂，逐漸收縮成一個傾斜的尖錐，尖錐的頂角為10°。
在R-7的底部，可以看到5臺發動機，每一臺發動機有4個主燃燒室。芯級發動機的四周有四個小噴管，小噴管是調整火箭空中姿態的遊動發動機（轉向單元）。同樣在助推器的發動機上也有遊動發動機，不過每個助推器上只配備兩個。
左側助推器的發動機配置兩臺遊動發動機，右側芯級的發動機配置四臺遊動發動機
在R-7系列火箭中的助推器使用的是RD-107發動機，芯級使用的是RD-108。實際上這兩種類型的火箭發動機基本性能非常接近，大部分RD-108發動機單元與RD-107發動機單元可集成在一起，從而降低了開發和精修發動機的成本。二者最大的區別是RD-108多了另外兩臺用以調整火箭姿態的遊動發動機。
相比於V-2導彈採用發動機下面的燃氣舵調整姿態的方式，R-7利用遊動發動機在達到相同效果的同時，姿態的控制能力更強。
左側RD-107，右側RD-108
RD-107火箭發動機的一項重要創新是能夠在燃料和氧化劑之間使用可變的混合比，如果沒有這種推進劑消耗控制方式，每個助推器將以不同的速度消耗氧氣和燃料，在燃燒結束時，這可能殘餘多達數十噸的未燃燒推進劑，因此產生的質量不平衡，將對火箭的結構產生巨大的影響。
RD-107採用的是液氧/煤油推進劑，這種推進劑組合在RD-105上就開始使用。該型發動機的燃燒室壓力為5.88Mpa，海平面推力高達813.98千牛，真空推力超過了1000千牛。
為達到給發動機冷卻的效果，在RD-107的發動機燃燒室中，煤油是緊貼著燃燒室內壁流下來的，形成了一層液膜，這樣可以使燃燒室內避免遭高溫燃氣的燒損。
傳統意義上的二級運載火箭，先是一級點火，然後一級與二級分離，再是二級火箭點火推進。但是，R-7的5臺發動機（芯級1臺，四個助推器各1臺）是在地面上同時點火，只不過芯級推進劑貯箱更大，攜帶的推進劑量更多，所以當助推器燃料耗盡後，與芯級分離時，芯級的發動機還在工作。
為什麼要如此設計？因為在當時的技術條件下多級火箭在高空或真空點火面臨可靠性問題，因此所有發動機都在地面點火。但沒過多久，蘇聯人就解決了高空點火不可靠問題。
1961年，加加林乘坐東方一號宇宙飛船從拜科努爾航天發射場起飛，進入太空。此時的火箭是在R-7上面增加了一級，新增加的一級裡面使用的是RD-0109發動機，該發動機使用的是液氧/煤油推進劑，可以在真空中點火啟動。
圖中可見新增一級與R-7火箭基礎級之間的鋼製桁架
增加的一級與R-7火箭的基礎級之間由鋼製桁架連接，鋼製桁架的作用是讓上面級點火的時候，火焰更好向四周排開。不然，如果直接噴射到下面的基礎級之上，可能把基礎級燒穿，引爆裡面的殘餘推進劑，造成災難。
繼承自V-2 RD-107火箭發動機渦輪泵具有更強的功率
RD-107火箭發動機的渦輪泵的動力來源與V-2火箭類似，在蒸汽發生器中雙氧水被催化產生蒸汽動力，驅動渦輪轉動，從貯箱中泵出推進器進入燃燒室。經過前期對V-2的仿製，蘇聯人同樣和美國人一樣放棄了高猛酸鉀溶液作為催化劑的思路（紅石火箭在蒸汽發生器內填充被高錳鹽浸漬過的耐高溫的碳化硅顆粒），在為R-7研製的RD-107/RD-108上採用了固體催化劑，雖然本質上仍然是一臺瓦爾特透平（蒸汽泵壓循環裝置），但是RD-107/108的渦輪泵在結構上比V-2有了更多的優化，具有更強的功率。除了驅動氧化劑泵和燃料泵以外，還帶有齒輪傳動的兩臺副泵，其中一臺副泵專門用於為蒸汽發生器提供雙氧水，再也不必像V-2那樣在雙氧水貯箱內採用氮氣擠壓的輸送方式。
同時，R-7通過加熱液氮來給推進劑貯箱增壓，液氮貯存在芯級和助推器底部的環形貯箱內，向熱交換器輸送液氮實際上是靠兩臺副泵中的另一臺（如上圖所示）。
三種類型的渦輪泵傳動佈局
RD-107/108中使用的煤油推進劑具有一個非常良好的特性，其密度和液氧相差不大，因此可以比較簡單地佈置同軸渦輪泵，即氧化劑泵和燃料泵由同一根軸連接，以相同的轉速旋轉。RD-107/108和美國的MA推進系統都採用了這種設計。
不過美國人將系統做的更復雜，放棄了V-2上的兩泵背靠背的直接驅動佈局，渦輪通過一組減速齒輪同主泵驅動軸相連，這種方案被稱之為渦輪偏置方案（見下圖）。
二戰之後，很快不同傳動佈局被開發出來，用以適應不同的推進劑組合和工作參數，主要有直接驅動、齒輪驅動、雙軸驅動三種類型。V-2的渦輪泵就屬於直接驅動方案，但是這種方案中的液氧泵和燃料泵相距過近，需要重點考慮密封問題，一旦出現推進劑洩露，可能引發爆炸。
渦輪泵傳動佈局類型：直接驅動、齒輪傳動、雙軸傳動
齒輪驅動則有渦輪中置、渦輪偏置和單泵齒輪傳動三種類型，它們的區別在於渦輪和驅動軸及主泵的機械關係。其中，單泵渦輪傳動意味著渦輪直接驅動兩個主泵中的一個，因此渦輪與該泵的轉速是相同的，另一個泵則需要齒輪減速才能達到最佳工作轉速。
雙軸驅動又被稱為燃氣直接驅動，其關鍵是由兩個獨立的動力渦輪來分別驅動主泵，這意味著氧化劑泵和燃料泵都可以工作在最佳轉速下，所以常用於兩種推進劑密度差別比較大的情形，例如氫氧低溫推進劑。為了達到此目的，可以分別設立兩個獨立的燃氣發生器，如果希望簡化結構則可以讓燃氣分流，或者讓燃氣依次流經每個渦輪。
結束語
在爭奪德國火箭技術的過程中，蘇聯人的確落後了，但這並沒有拉開美蘇的火箭技術差距。相反蘇聯人通過嚴密的測試，在吸收德國V-2導彈技術的基礎之上，先於美國人研製出R-7洲際彈道導彈。此舉不僅給美國帶來震驚，而且將人類推向了航天時代，美蘇的太空競賽也由此拉開帷幕。
