我國直徑最大固體火箭發動機試驗成功 總設計師解密

央廣網北京8月3日消息（記者郭淼 劉濤）據中國之聲《新聞縱橫》報道，昨天（2日）下午，國內直徑最大、裝藥量最大、推力最大的固體火箭發動機在陝西西安試車成功，所謂「試車」可以理解為試驗。這標志着中國已經掌握大型固體火箭助推發動機關鍵技術，為滿足我國未來載人登月、深空探索的航天需求打下了堅實基礎。

一直以來，固體火箭發動機以獨有的優勢，在大國重器的制造中扮演着重要角色，是一個國家綜合國力的體現。王健儒是中國航天科技(000901,股吧)集團公司第四研究院41所的首席技術專家，也是此次試車的大推力發動機的總設計師。盡管還不到40歲，但他已在固體火箭發動機領域打磨了十多個年頭，是我國固體運載動力技術的領軍人物之一。談到固體火箭發動機的特點和作用，他介紹說：「固體發動機本身結構簡單，研制周期也非常短，因為結構簡單就必然導致了每個部件的研制相對要容易一些。另外是能夠長期儲存，便於快速的應急發射這樣一個功能。另外，固體發動機最大的一個特點就是容易實現大推力，在整個世界上目前航天運載火箭領域主要作為起飛級的動力，一般都是火箭起飛沖出大氣層以後基本上就拋掉了。」

我國的大推力固體火箭發動機研制工作起步較晚。從2008年開始，王健儒和同事們陸續研制出了一批相對小型的大推力固體火箭發動機。

王健儒介紹，發動機之前做的從直徑來講最大做到2米直徑。3米直徑對於航天運載火箭來講，是要實現大型運載火箭或重型運載火箭的一個基本的門檻。3米直徑對的什麼概念？就是要實現300噸級推力以上的能力，必須直徑擴到3米去，要是沒有3米的直徑要實現這個推力非常難。

沒有足夠的推力，大型運載火箭就無法上天。只有大型的固體火箭發動機才能提供大推力，但其設計制造的關鍵技術卻一直被牢牢掌握在外國人手中。目前，世界上最粗的固體發動機直徑達到3.7米。國外的大型運載火箭早已把固體動力作為主要動力之一，而我國在此領域尚屬空白，與國際先進水平差距明顯。

王健儒說：「從國際上來看，目前美國、歐洲、印度、日本都在大力發展大推力固體發動機作為助推器。特別是美、歐、印都研制成功了3米直徑以上的大推力分段式固體發動機，而且都已經飛行成功了。我們國家的運載火箭目前還主要以液體動力為主，固體才是剛起步，但隨着這幾年我們國家固體發動機技術逐步提升、成熟，上上下下都對固體發動機在航天運載領域達到了一致的認可，覺得應該去讓固體發動機發揮更大的作用，在我們國家航天運載領域得到更好的應用。」

「3米直徑」是「大型固體火箭發動機」的最低門檻。要讓固體發動機輸出更大推力，就要讓它裝載更多燃料；要裝載更多燃料，就得讓它的體積增大；而體積增大只有兩個途徑：要麼加粗、要麼增長。

王健儒表示，如果要做2米直徑要實現300噸推力，那我們的發動機可能就非常細長細長的，從它本身的設計難度、制造難度基本上是不可能的。所以就需要把直徑增大到3米。

2014年起，王健儒帶領他不到20人的研究團隊，開始向制造出「直徑3米固體發動機」的目標努力。由於經驗上的空白，遇到的困難可想而知。

王健儒介紹說：「因為我們之前的固體發動機基本上都是圍繞2米直徑以內這樣規模的設計制造，這次直接提到3米的直徑，應該說跨的台階還是比較大的。像殼體的焊接，因為直徑大了以後它整個的焊縫就非常長，長了以後就要確保焊縫百分之百質量可靠，沒有任何缺陷，這樣的要求對於工藝過程中怎麼去保證，難度是非常大的。像燃燒室的一些分段對接、絕熱的技術，過程中難度也是非常大的。研制過程中，由於『大』帶來一些意想不到的問題，加工廠里邊前前後後花了很大的精力，通過縮比的實驗去探索，最終能保證一次性成功還是非常不容易的。」

隨着技術難題一個個被攻克，昨天下午，我國首台直徑達到3米的固體火箭發動機按預定目標成功工作100秒，取得地面熱試車成功。王健儒說，這僅僅是這個大家伙正式問世前的「中考」，接下來，還有一次「高考」等待着它：「固體發動機從本身的研制流程上來講，主要有兩個大的節點。一個就是考核技術方案的正確性的一次實驗，就是一般定義為發動機首台地面熱試車考核。它是重點考核設計方案的正確性、合理性，已經所用材料、工藝的性能能不能達到設計的要求。第二個節點就是產品進一步成熟，研制的工作進一步深入，就到飛行考核，它重點考核的是整個發動機飛行的性能。包括它的環境適應性，像高溫低溫啊，飛行的一些條件，真正工作狀態下的工作性能怎麼樣，主要是這兩大節點，相當於固體發動機從沒有到最後產品的成熟要過的兩個大坎。」

好的開始是成功的一半。王健儒說，此次試車成功的直徑3米固體發動機將為我國大型大推力固體火箭發動機的發展奠定堅實基礎。但同時，後續還有更多研究工作等待着他們進一步去完善，需要他們大踏步向前追趕。

他表示，有了研制3米發動機成功的經驗和實力，預示着我們基本上有了這樣一個技術，對後續我們發展更大型固體發動機是非常有支撐作用的。我們用到的固體推進劑的性能、我們用到的材料的性能，以及我們相應的設計方法和加工工藝快趕上國際先進的水平了，後續應該會大步往前走的。