单向阀的原理是什么？
我先解释原理啊，一会再说你的水火箭。
单向阀有好多种，有根据原理分的，有根据用途分的。一般按照结构分为单向阀有直通式和直角式两种。你图上发的是直通单向阀，其原理如下图所示。
单向阀又称止回阀或逆止阀。用于液压系统中防止油流反向流动，或者用于气动系统中防止压缩空气逆向流动。
又可以根据原理分为弹簧式、重力式、旋启式等等。
我们再回到你的问题上，单向阀的原理是什么？在做二级分离的水火箭，然后发现单向阀两面透气，这是怎么回事？
这是一个液体所使用的单向阀，是通过一个弹簧和小球来实现单向导通逆向节流的。你说两面透气，也许因为这个单向阀的气密性并不好，因为他是用在液体导通的。液体的压力比你吹气大的多，相对而言，所使用的弹簧力量就大的多。如果气密性好的话你可能两边都吹不动。气密性不好，则两边都能吹通但是风量很小。
也就是说，我觉得你的单向阀选的不合适。如果不是图上的单向阀，那也可能是你的单向阀坏了。你用我下图这种小的单向阀就可以，不用你发的那种。先加满一级，再加二级就行。
你应该是想利用单向阀实现一二级分离吧，即在一级压力不够的时候自动实现二级开喷，顺便喷走一级。这样的话还是建议你用这种简单的单向阀。如果用你发的图片那种，流体在通过单向阀的时候会损失很多能量，对水火箭影响很大。
不知道你是不是想问的这个，有问题再交流吧，回答不足之处还请指出。