【科技前沿】

　　光明日報記者 張蕾 光明日報通訊員 榮元昭

　　作為航天運載火箭的重要組成部分，固體運載火箭由于結構簡(jiǎn)單、可靠性高、發(fā)射前無(wú)須加注推進(jìn)劑、使用維護簡(jiǎn)單、易實(shí)現大推力、可長(cháng)時(shí)間儲存等優(yōu)勢，在世界各國航天運載技術(shù)發(fā)展中占據了重要地位，發(fā)揮著(zhù)重要作用。尤其是近年來(lái)小衛星市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，以及軍事航天領(lǐng)域對快速進(jìn)入空間的迫切需求，使得響應快速、機動(dòng)性強、成本低的固體運載火箭成為世界主要航天大國發(fā)展的重點(diǎn)之一。

　　固體動(dòng)力具有先天“基因”優(yōu)勢

　　機動(dòng)性強、反應快速，是固體火箭的一大先天優(yōu)勢。火箭發(fā)展，動(dòng)力先行。火箭要實(shí)現快速、可靠發(fā)射，動(dòng)力系統是關(guān)鍵。固體火箭的動(dòng)力系統結構相對簡(jiǎn)單，發(fā)動(dòng)機本身就是個(gè)推力室，推進(jìn)劑預裝在燃燒室內。“對于龐大的火箭發(fā)射系統而言，零件數量更少的固體動(dòng)力系統，在可靠性和機動(dòng)性方面顯然有著(zhù)先天優(yōu)勢。”中國航天科技集團四院固體發(fā)動(dòng)機專(zhuān)家王健儒指出。

　　據王健儒介紹，由于固體推進(jìn)劑預先裝填進(jìn)發(fā)動(dòng)機內，固體火箭運至發(fā)射場(chǎng)，測試完成后即可實(shí)施發(fā)射，無(wú)須在發(fā)射場(chǎng)提前多天加注燃料和氧化劑，也不需要大量地面設備、資源進(jìn)行配合與保障，因而可以縮短發(fā)射準備周期，確保安全發(fā)射。

　　個(gè)頭雖小，推力恒定，是固體火箭的另一大先天優(yōu)勢。固體推進(jìn)劑的化學(xué)性能穩定，不怕泄漏，對儲存的溫濕度以及力學(xué)環(huán)境要求不苛刻，儲存時(shí)間和壽命長(cháng)，燃料本身對發(fā)動(dòng)機殼體幾乎沒(méi)有腐蝕性，因此固體火箭能滿(mǎn)足應急發(fā)射的需要。此外，固體火箭推進(jìn)劑的能量密度高，在相同運載能力條件下，火箭可以做得更小、更輕，從而提高運輸的靈活性，降低發(fā)射成本。

　　正因為集長(cháng)期儲存、檢測快速、機動(dòng)性強、便于運輸等特點(diǎn)于一身，所以固體火箭在機動(dòng)應急空間發(fā)射載荷方面具有很大的“用武之地”。

　　分段對接讓固體助推動(dòng)力倍增

　　在運載火箭領(lǐng)域，固體發(fā)動(dòng)機主要作為全固體運載火箭的主發(fā)動(dòng)機和捆綁式運載火箭的助推發(fā)動(dòng)機使用。作為快速進(jìn)入空間的主要技術(shù)手段，世界主要航天國家均發(fā)展有成熟的全固體運載火箭。此外，固體助推器加液體芯級也是國外典型運載火箭動(dòng)力系統的主要組成方式。目前，在國外捆綁運載火箭中，固體助推器占主體地位。

　　按照燃燒室的結構形式，固體火箭發(fā)動(dòng)機分為整體式固體發(fā)動(dòng)機和分段式固體發(fā)動(dòng)機。其中，全固體四級運載火箭已經(jīng)伴隨長(cháng)征十一號參加了11次飛行，成功將40多顆小衛星送入預定軌道，同時(shí)也開(kāi)創(chuàng )了我國首次在海上發(fā)射的紀錄。

　　“固體發(fā)動(dòng)機要真正運用到宇航運載領(lǐng)域，必須達到更大的推力才行。”在王健儒看來(lái)，分段式固體發(fā)動(dòng)機具有推力大、工作時(shí)間長(cháng)、結構尺寸大等特點(diǎn)，是運載火箭實(shí)現大起飛推力的有效途徑。同時(shí)，采用分段技術(shù)，也可大幅降低發(fā)動(dòng)機的技術(shù)難度、研制條件難度以及研制成本。

　　為了實(shí)現固體發(fā)動(dòng)機大型化，目前國際上普遍使用分段對接技術(shù)，即將燃燒室分成若干段，每段獨立絕熱、澆注，最終通過(guò)模塊化組合裝配，實(shí)現在有限直徑內大裝藥、大推力的需求。

　　“固體火箭本質(zhì)上就是緩慢燃燒的‘炸藥桶’，一旦分段之間的連接部分出現問(wèn)題，就會(huì )導致燃燒不均勻，從而引發(fā)爆炸。所以，分段式固體火箭的制造組裝極為復雜困難。”王健儒強調。