【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單、可靠性高、發射前無須加注推進劑、使用維護簡單、易實現大推力、可長時間儲存等優勢，在世界各國航天運載技術發展中占據了重要地位，發揮著重要作用。尤其是近年來小衛星市場的蓬勃發展，以及軍事航天領域對快速進入空間的迫切需求，使得響應快速、機動性強、成本低的固體運載火箭成為世界主要航天大國發展的重點之一。

　　固體動力具有先天“基因”優勢

　　機動性強、反應快速，是固體火箭的一大先天優勢。火箭發展，動力先行。火箭要實現快速、可靠發射，動力系統是關鍵。固體火箭的動力系統結構相對簡單，發動機本身就是個推力室，推進劑預裝在燃燒室內。“對于龐大的火箭發射系統而言，零件數量更少的固體動力系統，在可靠性和機動性方面顯然有著先天優勢。”中國航天科技集團四院固體發動機專家王健儒指出。

　　據王健儒介紹，由于固體推進劑預先裝填進發動機內，固體火箭運至發射場，測試完成后即可實施發射，無須在發射場提前多天加注燃料和氧化劑，也不需要大量地面設備、資源進行配合與保障，因而可以縮短發射準備周期，確保安全發射。

　　個頭雖小，推力恒定，是固體火箭的另一大先天優勢。固體推進劑的化學性能穩定，不怕泄漏，對儲存的溫濕度以及力學環境要求不苛刻，儲存時間和壽命長，燃料本身對發動機殼體幾乎沒有腐蝕性，因此固體火箭能滿足應急發射的需要。此外，固體火箭推進劑的能量密度高，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，降低發射成本。

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

　　分段對接讓固體助推動力倍增

　　在運載火箭領域，固體發動機主要作為全固體運載火箭的主發動機和捆綁式運載火箭的助推發動機使用。作為快速進入空間的主要技術手段，世界主要航天國家均發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，固體火箭發動機分為整體式固體發動機和分段式固體發動機。其中，全固體四級運載火箭已經伴隨長征十一號參加了11次飛行，成功將40多顆小衛星送入預定軌道，同時也開創了我國首次在海上發射的紀錄。

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

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

　　“固體火箭本質上就是緩慢燃燒的‘炸藥桶’，一旦分段之間的連接部分出現問題，就會導致燃燒不均勻，從而引發爆炸。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。