5月9日，新華網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)《人民日?qǐng)?bào)》文章《他們這樣助力火箭升天》，其中提到了近日我國航天動(dòng)力技術(shù)研究院研制的國內(nèi)迄今裝藥量最大，直徑2米分段式固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)全尺寸工程樣機(jī)地面熱試車圓滿成功的消息。報(bào)道中提到，這一研究填補(bǔ)了我國大型運(yùn)載火箭固體助推器的技術(shù)空白。
美國為SLS火箭進(jìn)行SRB火箭助推器地面試車，圖為發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間
我國直徑2米分段式固體火箭助推器展品
《人民日?qǐng)?bào)》原報(bào)道內(nèi)容如下：
日前，航天動(dòng)力技術(shù)研究院研制的國內(nèi)迄今裝藥量最大的、直徑2米分段式固體火箭助推發(fā)動(dòng)機(jī)全尺寸工程樣機(jī)地面熱試車圓滿成功。這次試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了大型分段式固體發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)方案及多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，標(biāo)志著我國大型分段式固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)獲得重大突破。這次試車成功，為推動(dòng)我國新一代固體捆綁運(yùn)載火箭固體助推技術(shù)發(fā)展和工程應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
隨著人類和平利用太空步伐的不斷加快、深空探測(cè)領(lǐng)域的進(jìn)一步拓展，世界主要航天大國都在致力于加快發(fā)展運(yùn)載火箭技術(shù)。通過固體助推器與液體芯級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性的完美結(jié)合，國外的大型運(yùn)載火箭大都把固體動(dòng)力作為主要助推動(dòng)力，但我國在此領(lǐng)域尚屬空白。
因此，發(fā)展運(yùn)載火箭固體助推動(dòng)力成為研究院的夢(mèng)想。本著“動(dòng)力先行”的原則，研究院密切關(guān)注著國外固體助推發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展情況，緊密跟蹤技術(shù)動(dòng)態(tài)，在積極組織項(xiàng)目論證的同時(shí)，同步開展相關(guān)技術(shù)研究工作。
比如，2009年3月，120噸大推力整體式固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)考核地面熱試車在國內(nèi)率先取得圓滿成功；2010年4月，1米分段式對(duì)接技術(shù)驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)地面熱試車取得成功，在國內(nèi)首次成功驗(yàn)證了固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)分段對(duì)接技術(shù)；2015年9月，研究院提供四級(jí)主發(fā)動(dòng)機(jī)的我國首枚固體運(yùn)載火箭CZ—11號(hào)首飛成功，標(biāo)志著中國快速發(fā)射能力得到大幅提升。
多年以來，研究院的設(shè)計(jì)人員積極搜集資料，對(duì)大力神系列運(yùn)載火箭固體助推器、航天飛機(jī)助推器及阿里安5固體助推器等國外大型分段式固體發(fā)動(dòng)機(jī)分段結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和總結(jié)，詳細(xì)對(duì)比各種技術(shù)方案，先后成功解決了諸多技術(shù)難題，形成了一套完整的分段式固體發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與分析方法，攻克了大型分段式發(fā)動(dòng)機(jī)多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，刷新了我國固體發(fā)動(dòng)機(jī)研制史上多項(xiàng)紀(jì)錄。
美國SRB固體助推器測(cè)試瞬間，該型助推器是目前世界上推力最強(qiáng)的固體燃料助推器
這次試驗(yàn)的圓滿完成，拉開了固體發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)軍運(yùn)載火箭捆綁助推動(dòng)力領(lǐng)域的序幕，也為研究院固體運(yùn)載動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇。在不久的將來，固體運(yùn)載、固體助推將使中國人的視野拓展到更為遙遠(yuǎn)的星宇深空。（《人民日?qǐng)?bào)》原報(bào)道引完）
看完上述報(bào)道，有很多讀者要問，固體火箭助推器到底牛在哪里？它和同樣采用固體發(fā)動(dòng)機(jī)的洲際導(dǎo)彈相比有何區(qū)別？所謂“分段式”固體火箭又有何難？
我們首先看一下國際上典型的固體運(yùn)載火箭助推器和洲際導(dǎo)彈之間的數(shù)據(jù)對(duì)比。
美國航天飛機(jī)使用的五段式固體火箭助推器，全重590噸，長45.46米，直徑3.71米，推力1224噸力，該火箭墜落到海上后部分部件可以回收再次使用。歐洲“阿麗亞娜5”火箭的固體助推器全重270噸，長31.6米，直徑3.06米，推力678噸力。
相比之下，美國民兵3洲際導(dǎo)彈的全重為35.3噸，長18米，直徑1.67米，第一級(jí)火箭推力約91.17噸。
航天飛機(jī)研制初期繪制的固體和液體燃料助推器對(duì)比圖，可見，固體助推器在推力相當(dāng)?shù)那闆r下，更小更輕
從上述數(shù)據(jù)可以看出，固體助推器與洲際導(dǎo)彈設(shè)計(jì)要求完全不同，固體火箭助推器都是重達(dá)數(shù)百噸的龐然大物，而固體燃料洲際導(dǎo)彈則要盡量做得小。同時(shí)，固體助推器的推力也比洲際導(dǎo)彈大得多。
因此洲際導(dǎo)彈一般使用高能發(fā)射藥——事實(shí)上就是經(jīng)過特殊處理的高能炸藥，作為燃料，我國不久前公布掌握制造技術(shù)的LC-20高能炸藥的主要用途之一就是作為導(dǎo)彈燃料。而固體助推器則可以使用能量/重量比較小的發(fā)射藥，例如航天飛機(jī)就使用高氯酸銨組合推進(jìn)劑。
那么為什么運(yùn)載火箭要使用固體燃料助推器呢？
事實(shí)上我國長2捆、長3捆、長7、長5等型火箭都采用了液體燃料助推器。而固體燃料助推器與液體燃料助推器相比，主要的好處是可以降低成本，在同等造價(jià)的前提下，能比液體燃料助推器產(chǎn)生更大的推力。同時(shí)使用固體助推器也有助于減輕火箭總體重量。因此，世界主要國家都在積極研制固體助推器。
但固體助推器也存在研制上的重要難題，首要就是發(fā)生故障的話往往會(huì)造成災(zāi)難性后果，由于固體火箭本質(zhì)上是裝滿了炸藥的大管子，一旦發(fā)生事故，就會(huì)變成一個(gè)巨大的煙花。
美國“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)就是由于固體助推器內(nèi)一個(gè)“O型密封圈”故障而導(dǎo)致大爆炸的。
美國SRB火箭助推器分段組合現(xiàn)場(chǎng)，可見組合現(xiàn)場(chǎng)做了無塵處理，這種對(duì)接需要極為小心仔細(xì)，且每一步都要進(jìn)行探傷，以免發(fā)動(dòng)機(jī)空中爆炸
打個(gè)比方，固體助推器就相當(dāng)于把一串爆竹連在一起，要求它們緩慢燃燒，既不能集中爆炸，也不能分別噼里啪啦的爆炸，難度可想而知，圖為ATK公司制造SRB火箭分段的車間
而這個(gè)“O型密封圈”事實(shí)上就與“分段”有關(guān)了。
由于航天飛機(jī)的助推器重達(dá)590噸，無法整體搬運(yùn)，因此是分成5段運(yùn)抵發(fā)射場(chǎng)，再進(jìn)行組裝的。
這樣的操作對(duì)于固體火箭來說，幾乎就是不可思議的。固體火箭本質(zhì)上就是緩慢燃燒的炸藥筒，一旦分段之間的連接部分出現(xiàn)問題，就會(huì)導(dǎo)致燃燒不均勻，引發(fā)爆炸。所以一般而言，固體火箭，包括所有的洲際導(dǎo)彈，都是采用藥柱整體鑄造工藝制造，而分段式固體火箭的制造和組裝極為復(fù)雜困難，且每一步工作都需要進(jìn)行探傷，以免發(fā)生“挑戰(zhàn)者”號(hào)那樣的悲劇。
正在運(yùn)送的航天飛機(jī)固體助推器分段，由于SRB太大太重，無法整體運(yùn)送和起豎，只能在發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行垂直組裝
正在檢查O型密封圈的技術(shù)人員，當(dāng)年的“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)就是由于這一部分在寒冷中失去應(yīng)有的保護(hù)作用而導(dǎo)致大爆炸
在這次航天四院的分段式固體火箭研制成功之前，中國沒有公布過自己在這一方面的新進(jìn)展。擁有新型分段式固體火箭助推器技術(shù)后，我國可能考慮將其運(yùn)用在新一代火箭上，可以用來降低長征5號(hào)和長征7號(hào)的發(fā)射成本，也可以用于為未來的登月火箭長征9號(hào)提供更先進(jìn)的助推器。美國目前研制中的新登月火箭“太空發(fā)射系統(tǒng)”SLS，就沿用了航天飛機(jī)的SRB固體火箭助推器。
