大型固体火箭发动机技术发展展望

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1、大型固体火箭发动机技术发展展望好久不来了，转帖一篇不错的公开文章，大家可以从中看看我们的战略导弹水平。========中国宇航学会主编：《二十一世纪航天科学技术发展与前景高峰论坛暨中国宇航学会第二届学术年会论文集》中国宇航出版社,2007.11(中国宇航学会第二届学术年会于2006年11月在北京召开)大型固体火箭发动机技术发展展望  何高让  任全彬  航天科技集团公司四院四十一所陕西省西安市120信箱，邮编：710025  摘  要  未来大型固体发动机采用大量新技术、新材料，关键原材料国产化程度提高，发动机综合技术水平有长足进步。不仅如此，发动机研发设计体系更加完善，保证了发

2、动机固有的质量与可靠性水平。本文介绍了未来大型固体发动机总体方案设想情况，并就主要单项关键技术进行了说明。  关键词  大型固体发动机；关键技术；新材料；发展1引言  近十几年来，大型固体发动机技术经历了高速发展阶段，技术难关相继突破，预先研究成果不断涌现，如高压强发动机总体设计技术、新型高能推进剂技术、高承载能力碳纤维复合材料壳体设计成型技术、延伸喷管设计试验技术、喷管轻质碳/碳扩张段制造技术等，综合演示试验发动机相继试车成功。在另一方面，发动机基础设计环境日臻完善，集成化数字化技术不断普及。一系列新技术大幅度提高了我国固体发动机综合性能水平，从而为未来大型固体发动机研制打下坚

3、实基础。2发动机总体技术发展概况  以美国、苏联为代表的发达国家在大型固体发动机研制中大约走过四个阶段。20世纪50年代战略固体发动机技术基本是金属材料壳体、丁羧推进剂（CTPB）、固定喷管等。70年代第二代发动机则大量采用复合材料壳体、丁羟推进剂（HTPB）、药型设计复杂、采用大喉径柔性单喷管实现推力矢量控制。80年代开始，先进设计方法、试验伤真研究大量应用。碳纤维壳体，高能推进剂，形式多样的柔性加延伸喷管结构获得广泛应用使得固体发动机技术实现大幅提高，典型发动机有MX、三叉戟导弹、白杨-M导弹发动机等。目前国外战略固体发动机研制进入第四代，进一步向综合性能优、可靠性水平高、贮

4、存寿命长、使用维修简便方向发展。  我国未来大型固体发动机将以现有型号发动机的成熟技术为依托、吸取研制中的经验教训，应用战略固体发动机可靠性增长工程研究成果，同时贯穿全新的设计理念、应用全新研发平台体系、采用一系列预先研究新技术新成果，使得综合性能在现有技术水平上有跨越式发展。这些新技术主要体现在：高压强固体发动机总体设计、N-15/15B高能推进剂、新型高能推进剂、碳纤维复合材料壳体(全复合裙)、适应高压强推进剂及其配套绝热层衬层、延伸喷管技术、喷管轻质C/C材料扩张段、耐烧蚀喉衬及复合材料增强件柔性接头等。不仅如此，发动机关键材料国产化程度进一步提高，高能N-15推进剂扩大应

5、用范围，发动机与弹体在性能与结构方面关系更为协调等。从而使未来战略固体发动机综合水平基本达到美国MX和TridentD-5固体发动机水平。表1  先进大型固体发动机技术方案设想I级发动机：碳纤维壳体、适应高压强HTPB推进剂、EPDM绝热层、高装填翼柱型药柱、钛合金前后接头。固定体法兰和扩张段壳体采用钛合金材料。喉衬采用低烧蚀C/C喉衬。扩张段采用低烧蚀高硅氧/碳布/纳米酚醛材料。复合材料增强件柔性接头。发动机总体适应弹体无尾罩技术方案。II级发动机：碳纤维材料壳体或国产芳纶纤维材料壳体。N-15/15B推进剂或HTPB推进剂。EPDM绝热层。高装填翼校型装药。钛合金前后接头。耐

6、烧蚀喉衬。复合材料增强件柔性接头。延伸喷管。III级发动机：碳纤维材料壳体，加长复合裙与弹体级间段一体化。高能或新型高能推进剂。EPDM绝热层。高装填翼柱型装药。钛合金/铝合金前后接头。耐烧蚀喉衬及碳/碳扩张段喷管。延伸喷管。3发动机关键技术3.1未来大型固体发动机设计立足坚实基础，固有可靠性水平起点高  战略导弹固体发动机发展20余年来，积累了宝贵的研制经验，取得了令人瞩目的成就，型号发动机已相继进入定型批生产阶段。但是研制过程中也发生因发动机故障导致全弹飞行试验失败，引起人们对固体发动机研制规律的再认识，其中最重要的一点就是受研制进度和研制经费的限制，存在试验子样数少，试验不

7、够充分的问题，不能充分暴露发动机研制过程中所有的薄弱环节，发动机系统未经受批生产及实战发射环境考核。  为解决当前型号发动机出现的问题，开展了战略导弹固体发动机可靠性增长工程。通过可靠性增长试验工作，彻底解决战略导弹固体发动机研制过程暴露出来的薄弱环节，这些问题有：燃烧室装药界面发生脱粘，壳体外载荷承载能力不足，喷管喉衬热结构薄弱，柔性接头密封缺陷等方面。该项工作一方面注重解决型号研制及批产中暴露出的重大问题，在短期内提高固体发动机固有可靠性，同时又对未来大型固体发动机研制打下坚