根据《武备志》记载，这种火箭是把装上炸药和细砂的小筒子，连在竹杆的一端；同时，再用两个“起火”一类的东西，一正一反地绑在竹杆上。点燃正向绑着的“起火”，整个筒子就会飞走，运行到敌人的上空时，引火线点着炸药，小筒子就下落爆炸；同时，反向绑着的“起火”也被点着，使竹杆飞回原来的地方。这种“飞空砂筒”，不但是一种两级火箭，而且还能飞出去又飞回来，真是巧妙极了。
古代的自动返回火箭，这种火器宜用于水战，文载：“飞空砂制度不一，用河内流出细砂。如无，将石捣为末，以细绢罗罗去面灰；次用粗罗落砂。每斗用药一升，炒过听用，铳用薄竹片为身，外起火二筒,交口颠倒缚之。……前筒口向后，后筒口向前，为来去之法。前用爆竹一个，长七寸,径七分，置前筒头上，药透于起火筒内。外用夹纸三五层作圈，连起火粘为一处。爆竹外围装前制过砂，封糊严密。顶上用薄倒须枪，如在陆地不用。放时先点向前起火，用大茅竹作溜子，照敌放去，刺彼蓬上，彼必齐救,信至爆裂，砂落伤目无救。向后起火发动，退回本营，敌人莫识。”
二级火箭和往返式火箭是火箭技术史上的两大发明，二者均产生于 14世纪、15世纪时的明代。当时使用的“火龙出水”即是最早的二级火箭，“飞空砂筒”即是最早的往返式二级火箭，开了现代多级火箭和回收式火箭技术之先河。
飞空砂筒分为往返装置和发射筒两个部分。往返装置以薄竹片为身，制成圆筒，长2.24米，筒径4.8厘米；上装火箭筒两个，筒口颠倒相向，前筒口向后，后筒口向前；前筒头上装置大爆竹一个，爆竹长22.4厘米，径2.24厘米，爆竹的药线与前火箭筒内通连，外用夹纸三五层把爆竹与前火箭筒圈包在一处；爆竹的外圈装有毒砂，毒砂用细砂或石粉与
毒药炒制而成；毒砂与爆竹封糊严密，若水战用则在顶上装倒须枪，若陆战用就不必安装倒须枪；后火箭筒药线与爆竹相连。发射筒用大毛竹制成，旧称之为“溜子”。使用时，先点燃前火箭筒，往返装置射出，倒须枪刺入敌船帆，并钩住，敌方必齐往救，而爆竹爆炸，毒砂溅洒，伤敌眼睛，其后火箭筒发动，飞回本营，使敌方莫知所以，造成恐慌。飞空砂筒的设计思想确实是巧妙高明，令人赞叹叫绝。