基本介紹
- 中文名：固體火箭技術
- 外文名：Journal of Solid Rocket Technology
- 特點：低成本 高可靠
- 全稱：固體推進劑火箭
簡介,發展現狀,發展特點,發展啟示,
簡介
固體火箭（solid rocket）利用固體火箭發動機作動力裝置的火箭。固體推進劑火箭的簡稱。固體火箭發動機屬於化學火箭發動機，用固態物質（能源和工質）作為推進劑。固體推進劑 ，點燃後在燃燒室中燃燒，產生高溫高壓的燃氣，即把化學能轉化為熱能；燃氣經噴管膨脹加速，熱能轉化為動能，以極高的速度從噴管排出從而產生推力推動飛彈向前飛行。 固體火箭發動機主要由殼體、固體推進劑、噴管組件、點火裝置等四部分組成，其中固體推 進劑配方及成型工藝、 噴管設計及採用材料與製造工藝。
發展現狀
目前，以美國、俄羅斯為代表的世界航天強國已擁有了多種具備應急快速發射能力的小型運載火箭，發射方式涵蓋陸基簡易塔架發射、公路機動發射、空中發射和潛艇發射等多種方式，可在數天至數小時內快速將有效載荷送入空間。小型運載火箭中，固體運載火箭結構簡單、射前無需加注推進劑、地面操作方便、可機動、射前生存能力強，在美國、俄羅斯等國都得到了政府和軍方的廣泛重視和套用。
美國
美國在20世紀50年代末開始研製偵察兵系列固體小型運載火箭，旨在利用已有的成熟飛彈技術，發展一種價廉可靠的小型運載火箭。該系列火箭1960年首飛，1994年退役。20世紀90年代，美國一些私營公司相繼推出了“大篷車”、“雅典娜”、“飛馬座”、“金牛座”等固體小型運載火箭，競爭中、小型有效載荷發射市場。其中，“飛馬座”和“金牛座”充分利用了美國已有的彈道飛彈技術。美國在簽訂《削減戰略武器條約》後，也利用退役的洲際彈道飛彈技術和產品研製出“米諾陶”固體小型運載火箭，專門用於政府有效載荷的發射。進入21世紀，隨著新軍事變革的迅猛發展，快速進入空間成為實現快速空間作業、快速遠程精確打擊和空間攻防對抗的基礎。在此背景下，美國空軍開始發展快速回響、低成本的小型固體運載火箭。美空軍專門訂購了具有低成本、快速回響能力的“米諾陶”固體運載火箭作為小型有效載荷的主要運載工具。
俄羅斯
俄羅斯在20世紀90年代初與美蘇簽訂《削減戰略武器條約>後，將削減的彈道飛彈改造為運載火箭，成功研製出“起跑號”固體小型運載火箭。“起跑號”固體運載火箭是以“白楊”洲際彈道飛彈技術為基礎研製的4級固體運載火箭，重約60 000kg，直徑幣1．8 m，長28．9 m，其目的是將小型衛星送人近地軌道，該火箭具有可機動、整箭貯存、經濟性好等特點，最近一次發射是2006年4月25日，將以色列的EROsB衛星發射入軌。
歐洲
歐洲於1998年批准研製以固體推進技術為基礎的“織女號”固體運載火箭，作為阿里安系列大型火箭和聯盟號中型火箭的補充，用於發射小型有效載荷，目的是降低發射成本；其一級大型固體火箭發動機經改進後作為阿里安5改進型火箭的固體助推器。該火箭於2012年2月13日首飛獲得圓滿成功，標誌著歐洲擁有了滿足中小型有效載荷發射需求的理想運載火箭，彌補了中型火箭的不足。“織女號”火箭第一級P80發動機具有較高的性能。發動機高約11．2 m，直徑咖3 m，裝有88 t固體推進劑，質量比大於O．92，是歐洲新研製的、迄今為止最大的整體式纖維纏繞殼體固體火箭發動機，代表了整體式大推力固體發動機的發展方向。
日本
日本自20世紀60年代初開始在探空火箭的基礎上研製固體小型運載火箭，至今已經研製出L-4S型、M系列和J固體小型運載火箭。目前，這三型火箭都已退役，日本正在進行3級先進固體運載火箭“艾普斯龍”(Epsilon)的研製，計畫2013年進行首飛，旨在低成本發射中型科學有效載荷，同時滿足快速發射的需求。
其他國家
印度自1973年開始在探空火箭的基礎上研製固體小型運載火箭：衛星運載火箭3(SLv-3)和加大推力衛星運載火箭，目前均已退役。以色列曾研製“沙維特”小型3級固體運載火箭，用於發射軍事偵察衛星，後來又發展了第二代固體運載火箭“沙維特”，這種火箭沿用至今。目前，以色列正在與美國合作研製4級固體運載火箭LK—l。巴西於1976年成功發射了2級固體探空火箭，在1995年加入飛彈技術限制性條約(MTcR)後，研製基於sonda 4火箭技術的捆綁式3級固體運載火箭。
發展特點
低成本、高可靠、快速機動發射
雖然在大型有效載荷的發射上無法與液體運載火箭相媲美，但其主要優勢是使用靈活、操作簡便，適合作為軍事航天領域的快速回響的運載工具，這也是世界軍事航天大國均大力發展固體運載火箭的主要原因。因此，固體運載火箭首先應具有低成本的優勢，能大量裝備，批量貯存、使用；其次，要求其可靠性高，可在應急條件下快速發射，可發射率高；第三，可不依託於固定發射場發射，實現陸基機動發射方式和空基發射方式共存，具有靈活、高效的優勢。
與飛彈技術共用、軍民結合
固體運載火箭的動力系統、控制系統、測發控系統均與飛彈一脈相承，模組共用，這使固體運載火箭具有很高的可靠性。同時，因其易於進行模組組合，從而其研製成本大大降低。
模組化、可擴展化的設計
新一代固體運載火箭大幅減少箭體冗餘結構設計、降低成本，使用新技術提高火箭性能。火箭設計過程中，貫穿著模組化、可擴展的思想。火箭將向著星箭接口標準化的方向發展，實現火箭與載荷之問的“即插即用”。
發展啟示
快速進入空間和利用空間是套用需求不斷增長的必然，是未來航天領域發展方向之一，隨著科學技術的迅猛發展，各航天已開發國家為了保持在運載領域的技術優勢，實現低成本方便進入空間的理想，以及確保在特殊情況下(如戰時、地質災害)的快速反應和航天能力，運載火箭能機動發射，運載火箭與有效載荷在數小時內可到達指定發射區域，並按照任務要求發射。根據以上對各航天大國在固體運載火箭領域的進展介紹，對目前國內運載火箭的構建有如下啟示。
固體和液體運載火箭並存
美國、俄羅斯、歐洲、日本、印度等航天大國均已擁有或即將擁有成熟的固體運載工具。美國有“金牛座”、“米諾陶”和“飛馬座”，俄羅斯有“起跑號”等成熟的固體運載火箭，歐洲今年年初發射了織女號，日本研製的Epsilon火箭計畫2013年首飛。從發展現狀和發展趨勢看，世界各航天大國，均呈現固體運載火箭與液體運載火箭並存，共同組成完善、系統、科學、合理的運載火箭體系的局面。
對現有彈道飛彈武器進行改進和技術引鑒，研製新的運載火箭
與普通商用火箭相比，飛彈改裝型火箭的成本低得多。因為火箭由飛彈改裝，為適應實戰的需要，一般可快速進人發射，這大大縮短了火箭的發射進程，適應了各國快速進人太空的需求。一箭多星技術也是由彈道飛彈的多彈頭技術直接移植過來的。俄羅斯呼嘯號運載火箭之所以能夠一箭九星，就是因為SS．19飛彈是一種分導式多彈頭飛彈。
運載火箭難度各異、規律相同
各類運載火箭的技術難點各不相同。液體運載火箭的技術難點一般在於系統複雜度高，先進技術多。固體運載火箭的技術難點一般在於固體動力系統研製難度大，箭上設備小型化、集成化、輕質化要求高。為了解決技術難題，需開展大量的技術攻關與試驗驗證工作，因此一般都需較長的研製周期。總結世界各國運載火箭的研製歷程，無論大型還是小型，無論難度如何，新型火箭的研製，一般需9—10年的研製周期；具有一定基礎的火箭研製，也需6～7年的研製周期。
發展固體運載火箭的同時同步論證研製機動發射技術
目前，國外固體運載火箭的機動發射方式主要有簡易平台發射，如美國“金牛座”運載火箭；發射車發射方式，如俄羅斯的“起跑號”，配備專門的運輸發射車，可實現機動發射；下掛式空射，如美國的“飛馬座”xL，以及俄羅斯的“飛行號”運載火箭，都採用載機下掛式空射。由於彈改箭技術廣泛用於固體運載火箭的製造，飛彈的公路機動發射和鐵路機動發射方式也是固體小運載火箭機動發射可借鑑使用的。
