在密歇尔斯基方程（变质量质点运动方程）中，如令外力，喷射燃气的相对速度为常数，则可积分获得特征速度的公式：

式中为火箭的初始起飞质量；为推进剂燃烧完毕后火箭的结构质量。上式称为齐奥尔科夫斯基公式。它表示在火箭运行过程中燃烧推进剂能赋予火箭的速度增量，并说明此速度增量与推进剂的燃烧规律无关。由此式可看出，提高火箭特征速度的途径是提高及质量比。现代运载火箭所使用的推进剂的喷射速度已达4300米/秒，所制作的火箭结构也可使火箭增加有效载荷的质量比达到8，代入上式可得为8.9千米/秒。考虑到重力及空气阻力造成的损失，火箭的实际速度还达不到第一宇宙速度7.9千米/秒。因此，必须使用多级火箭，在火箭运行中抛掉一部分无用结构以提高质量比。

中国“长征”2F号运载火箭携带“神舟”号载人飞船发射升空