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发信人: dragon (猎鹰), 信区: Green
标  题: 我国固体推进技术发展的回顾与展望
发信站: 紫丁香 (Tue Nov 23 21:31:23 1999), 转信

我国固体推进技术发展的回顾与展望
中国航天科技集团公司第四研究院科技委副主任、研究员　阮崇智
　　一、中央决策发展固体推进技术
　　我国现代固体推进技术是在1956年党中央做出建立我国独立的航天事业的决策后，
完全依靠自己的力量，经过艰苦创业发展起来的。从技术方面说，钱学森先生在其中起
了重要作用。他站在世界航天技术前沿，洞察技术发展动向，深知固体推进技术对国家
防务的重要。他提出研制“精密弹药”的思想，并亲自参与解决关键技术问题和制定发
展和建设规划。现代固体发动机在结构上采用浇铸成型、与壳体壁面粘接、内孔燃烧的
药柱，为制造大尺寸、长时间工作、结构重量轻的发动机打开了道路。新型复合推进剂
或改性双基药的能量也有大幅度提高。现在美国、俄罗斯、法国都发展了机动固体地-地
导弹或潜地导弹。除巡航导弹以外，世界各国都采用固体发动机作为导弹的动力装置。
历史的发展充分印证了中央决策的科学性和预见性。假如新中国当年没有走出这步棋，
今天真是悔之晚矣。
　　二、固体推进技术的发展
　　现代固体推进技术是本世纪中叶前后发展起来的。它是以研制固体火箭发动机为中
心，包括研究、设计、制造、试验全过程和产品制造工艺各方面的一项多专业综合性工
程技术。其内容主要涉及发动机设计与研究，推进剂研究与装药制造工艺技术，发动机
结构材料和工艺技术和发动机质量监测、性能测试及实验技术。目前，航天工业界已有
多家从事研究固体推进技术的单位，各有其独特产品和技术特点。现仅从技术发展历程
上，介绍典型产品的性能水平和应用情况。
　　1.初创时期
　　固体推进技术是一项十分敏感的技术。在这方面开展国际合作，获得国外技术帮助
是十分困难的，一切必须从艰苦的探索开始。1958年，在原国防部五院举行的一次庆祝
大会上，点燃了第一根手工制作的聚硫橡胶复合推进剂小药柱。1960~1962年，先后成功
进行了φ65mm、φ108mm和φ286mm发动机热试车。1965年，在解决了药柱裂纹和
不稳定燃烧问题以后，FG-01发动机(φ286mm)经过28台各项地面试验，成功地进行了
6次模型弹飞行试验。经过改型的FG-01B发动机后来用于某地空导弹。
　　1967年，根据长征一号运载火箭总体方案对第三级发动机的要求，开始研制FG-02发
动机(φ770mm)。在解决了头、尾部脱粘和氧化铝残渣沉积问题以后，到1970年，共成
功进行了19次地面试车(包括5次高空模拟试车)。各项指标达到要求，交付使用。1970年
4月24日，FG-02发动机参与我国第一颗人造地球卫星发射，工作正常，获得成功。
　　2.第一代固体推进技术
　　1967年，根据总体部门提出的两级固体火箭设计方案，开始了第一代固体推进技术
的研究。发动机壳体选用正在试制的超高强度钢，选用了同样处于研制阶段的端羧基聚
丁二烯(CTPB)推进剂。此外，还采用了推力向量控制和推力终止两项新技术。许多工作
要从原材料做起。所用新材料多达91个品种，210种规格，涉及化工、冶金、轻工、石油
、机械、兵器等部门。在有关单位的大力协同之下，工作逐渐展开。由于“文化大革命
”造成的动乱，再加上技术储备不足，困难重重，试验失败时有发生。在初步解决了药
柱脱粘、壳体强度和喷管动密封等技术难关之后，两级发动机相继取得全程试车成功。
1982年10月12日，潜艇水下发射固体火箭取得成功，证明固体发动机性能稳定，工作可
靠。中共中央、国务院、中央军委发出贺电，指出“这是党的独立自主、自力更生方针
的又一胜利，它标志着我国运载火箭技术又有了新的发展。”
　　这一成功也向关心固体推进技术的人们，展示了固体火箭结构简单、工作可靠，结
构紧凑、便于装载，长期待命、立即发射，启动迅速、善捕战机等特点。为固体推进技
术的进一步发展打开了道路。
　　这一时期的工作积累了丰富的经验。特别是在药柱力学性能分析，高强度钢的强度
-韧性力学性能分析等理论问题上，加深了理解，统一了认识，为以后固体推进技术的发
展打下了基础。
　　这一期间，利用上述技术，还研制了FG-14返回式卫星制动火箭发动机。从1971年到
1974年共进行各种地面试车37台。1974~1987年间，10次参加返回式卫星发射，全部成功
。改进型FG-23在1987~1993年5次参加返回式和FG-23A在1992~1996年3次参与返回式卫星
发射，同样取得全部成功。1993年8月，还为长征二号丙运载火箭研制了变轨发动机(FG
-47)。成功地进行了11台地面试车，1997年12月到1999年6月，6次参与发射铱星，均获
成功。
　　3.第二代固体推进技术
　　(1)航天固体发动机
　　为开发第二代固体推进技术，某些工作是从卫星远地点发动机开始的。1975年3月，
中央决定研制东方红二号通信卫星。卫星总体部门下达了研制卫星远地点发动机(FG-15
)的任务。1975年10月，进行了FG-15发动机方案论证，采用玻璃纤维/环氧复合材料壳体
，端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂、碳-碳复合材料喉衬和微电机式安全发火机构等新技术
。试验过程中，还开发了原位标定、板簧支撑的高精度试车架和高空模拟试车技术，大
大提高了测试精度。1976~1978年。地面试车14次，9发成功；1979~1982年，地面试车2
3次，全部成功。1984年1月到1986年2月，FG-15发动机3次参加卫星发射，全部成功。1
988年3月到1991年10月，FG-15B发动机4次参加东方红二号甲卫星发射，全部成功(其中
，第4次发射时，运载工具故障，卫星未入轨，但远地点发动机点火工作正常)。与之类
似的FG-36发动机，1997年6月参加风云二号气象卫星发射，获得成功。发动机真空比冲
达到2819N·s/kg，总冲偏差小于1%。
　　1993年，按照中国长城工业总公司提出的技术要求，开始研制用于发射亚洲二号和
艾柯斯达一号卫星的近地点发动机(FG-46)。采用玻璃纤维/环氧壳体，HTPB推进剂，碳
-碳复合材料喉衬等项技术。共进行地面试车10台次，其中有2次旋转试车失败。经改进
后，4发地面旋转试车均获成功。1995年11月28日和12月28日，发射两星获得圆满成功。
FG-46发动机的真空比冲达到2863.5N·s/kg，质量比为0.907，是目前国内性能水平最高
的发动机。
　　上述所有发动机全部应用成功，表明固体发动机具有很高的可靠性。
表　典型产品的性能和应用情况型号直径
(mm) 总重
(kg) 药重
(kg) 比冲
(N·s/kg) 质量比应用
FG-01B 286 150 117 2052 0.78 某地空型号
FG-02 770 2051 1805 2491
0.88 长征一号三级火箭
FG-14 680 246.5 193 2603
(真空) 0.783 返回式卫星制动火箭
FG-23 680 265.6 212.5 2746(真空) 0.8 返回式卫星制动火箭
FG-23A 680 265 212 2746
(真空) 0.8 返回式卫星制动火箭
FG-15 896 515 443 2819
(真空) 0.86 DFH-1卫星远地点发动机
FG-15B 896 580 505 2835
(真空) 0.88 DFH-1A卫星远地点发动机
FG-36 896 730 653 283.5
(真空) 0.895 卫星近地点发动机
FG-46 1700 6001 5444 2863.5
(真空) 0.907 卫星近地点发动机
FG-47 542 160 126 2824
(真空) 0.79 长二丙改火箭变轨发动机
　　(2)导弹固体发动机
　　为了开发第二代大型固体发动机技术，从1979年开始，实施综合试验发动机研制计
划。它将有一定技术基础的单项预研成果，放在有型号背景的综合试验发动机上综合演
示。共进行了3种ZF-1、2、3共9发试车，考验了玻璃纤维壳体、HTPB推进剂，三维药型
，碳-碳喉衬和柔性全轴摆动喷管等项技术。1983年2月4日，单发装药量已超过20吨的Z
F-3大型发动机首发试车成功。同年12月25日、28日，第二发金属壳体和第一台玻璃钢壳
体大型固体发动机的地面试车相继成功。为此，中共中央、国务院、中央军委发来贺信
，高度评价了这些研制成果。后来，应用上述技术的某型号被批准立项研制。最近该型
号试飞成功。这一成就表明，固体发动机的性能稳定，工作可靠，完全可以满足远程导
弹、航天飞行器的使用要求，显示了我国的科技水平，标志着第二代固体推进技术趋向
成熟。这一成就还将增强军方和高层领导采用固体推进技术的信心，对促进这一技术的
发展，增强我国国防实力有极大作用。
　　此外，固体发动机还用在各类空战、海战和近、中程地-地导弹武器中。由于固体发
动机有前述善于捕捉战机，便于装机、装舰等特点，因而广泛用于空、海军武器之中。
因此，特别要注重研制地-空、反导和海防等战区导弹攻防对抗武器。
　　三、展望
　　近年来国际上和我国周边地区都发生了许多重大事件，对我国的安全和主权构成了
严重威胁。今年7月，李登辉抛出“两国论”，彻底暴露了台湾当局蓄意分裂祖国的图谋
。我们一定要增强忧患意识，加快军事斗争准备。维护国家安全和主权，关键在于要有
实力，要研制和发展高新技术武器装备。固体推进技术在这方面担负着重大责任。现就
若干重点发展领域展望如下。
　　1.小卫星运载
　　空间已成为未来战争中至关重要的“战略要地”。战术卫星已成为战场态势感知和
战场毁伤评估的主要手段。在近年来的海湾战争和科索沃战争中，美国的战术卫星都发
挥了重要作用。
　　1999年5月10日，在用长征四号乙发射风云一号气象卫星时，搭载了实践五号小卫星
。其主要使命是进行空间单粒子测量和微重力条件下的流体试验。在轨运行90天，圆满
完成任务。我国小卫星研制已采用公用平台技术，除科学实验卫星外，还可以研制导航
定位、移动通信、对地观测等各种应用卫星，并能小批量生产，研制能力已达到国际先
进水平。但搭载方式不适于突发性战争条件下军用小卫星的发射。小型固体运载工具的
发射成本低，研制周期短，反应迅速，部署机动，场地设施简单，可以在地球任一点上
，由陆地、海上或空中发射，特别适用于瞬息万变的军事快速侦察，或战地指挥、通信
的需要。希望军方及早提出要求，以便利用现有成熟发动机技术，按积木式原则，组成
系列化固体运载火箭。
　　2.防空与反导导弹
　　面对西方大国远程攻击的威胁，空防导弹应具有远程攻击敌侦察、预警或载弹飞机
和拦截其空-地导弹、巡航导弹的能力。针对现在巡航导弹航速太低，易受攻击的缺点，
现正在发展马赫数6~8的高超音速巡航导弹，因此，我国应加快空防导弹的研制速度，才
能对敌方战术的变化作出迅速反应。
　　根据目前空防导弹固体发动机的研制和试验情况，我国固体推进技术完全有能力研
制类似美国爱国者或俄罗斯S300、S400导弹用的固体发动机。主要关键技术在于动能杀
伤器的研制。它由众多小型固体发动机组成阵列，以提供足够的控制力，直接命中目标
。这是一项需要抓紧研究和开发的技术。
　　3.发展第三代固体技术
　　1999年9月18日，江泽民主席在表彰为研制“两弹一星”作出突出贡献的科技专家大
会上指出，“我们要实现跨世纪发展的宏伟目标，切实维护国家主权和安全，必须不断
地提高我国的经济实力、科学实力和国防实力，不断增强我们的民族凝聚力。中国人民
有站在世界科技进步前列的勇气、信心、智慧和力量。”这是中央在复杂多变的国际形
势下，对航天科技界的动员令。固体推进技术也要责无旁贷地肩负起自己的责任。
　　总的目标是提高发动机性能水平，达到各类型导弹或航天飞行器对动力装置的要求
。一是要建立高能推进剂的小批量工艺生产线，探索进一步提高能量的途径；二是提高
高性能纤维/环氧复合材料壳体性能，满足各种复杂载荷条件下，对壳体强度和刚度的要
求；三是研究高冲质比喷管技术，采用碳-碳复合材料喉衬和扩张段、轻质小力矩接头，
减轻结构重量。
　　目前，已有多种型号产品交付部队使用，需要认真总结经验。固体发动机应能在储
存期间内，免维护，随时保持待射状态。固体推进技术应做好准备，满足日益提高的要
求。
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         ------没有比人更高的山，
                   没有比脚更长的路。

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