此外,虽然大推力固体火箭发动机对壳体等结构重量不甚敏感,但随着航天发射对成本和性能的追求,传统较为笨重的钢壳体成为昨日黄花,高强度轻质量的碳纤维复合材料壳体,以及同样从导弹领域发展出来的低密度复合材料喷管,都在大型固体火箭发动机上得到了应用。例如织女星-C火箭第一级使用的P120发动机,不但推力大,而且使用了碳纤维复合材料壳体,为火箭的高性能打下了坚实的基础,使这种起飞质量达210吨的固体火箭,运载能力和运载系数甚至超越了部分液体火箭。我国航天科技四院自主研制的目前世界上推力最大、可工程化应用的整体式固体火箭发动机,推力达500吨,也采用了高性能纤维复合材料壳体、高装填整体浇注成型燃烧室、超大尺寸喷管等多项先进技术,打通了我国千吨级推力固体发动机发展的关键链路,将为未来大型、重型运载火箭技术快速发展提供了重要支撑。
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2019年1月28日,P120固体燃料发动机试车成功。
简单地说,大推力的指标解决了大型固体火箭“有没有”的问题,而高性能壳体和喷管等先进技术,决定了大型固体火箭“好不好”,能不能在激烈的市场竞争中拥有一席之地。
进击的中国大固体火箭,2022年令人期待!
美欧日等国都在积极发展大型固体运载火箭,我国在突破了大型固体火箭发动机技术后,也开始研制固体运载火箭。2009年,我国成功研制了直径2米、推力120吨、当时国内最大的整体式固体火箭发动机,直接推动了我国长征系列运载火箭中第一型全固体运载火箭——长征十一号的立项研制。2015年9月25日,长征十一号火箭首飞成功,成为我国固体动力迈向宇航运载领域的重要里程碑。同一时期,中国航天科工集团研制的快舟一号甲固体运载火箭也取得了突破,于2017年1月9日首飞成功。长征十一号和快舟一号甲等火箭标志着我国固体火箭从无到有,但它们的运力仍停留在百公斤级,随着我国固体火箭发动机技术的快速进步,更大直径、更大推力和更先进的固体火箭发动机不断出现,为研制吨级运力以上的大型固体火箭做好了准备。
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2020年9月15日,长征十一号固体运载火箭第二次实施海上发射取得成功
2019年,我国自主研制成功了直径2.6米、推力200吨的整体式固体发动机,推动了捷龙三号固体运载火箭的立项研制。捷龙三号由中国长征火箭有限公司面向商业航天发射市场推出,箭体最大直径2.64米,起飞质量140吨,500千米太阳同步轨道运载能力1.5吨,计划2022年内实施包括首飞在内的三次发射。
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捷龙三号固体运载火箭
航天科工集团研制的快舟十一号火箭,是2.2米直径的复合材料壳体固体火箭,起飞质量78吨,700千米高度太阳同步轨道的运载能力为1吨。2020年7月10日,快舟十一号首次执行飞行任务,火箭飞行出现异常,发射任务失利。据悉,快舟十一号有望在2022年下半年实施复飞。
国内首家混合所有制商业航天企业中科宇航公司研制的力箭一号火箭,也即将冲击国内吨级大固体火箭成功首飞的纪录。力箭一号使用2.65米直径的大推力固体火箭发动机,500千米太阳同步轨道运载能力达1.5吨。据悉,力箭一号已经完成研制,并和地面发射支持系统进行了合练试验,为发射做好了一切准备,即将在近期实施首飞。
这么看来,2022年下半年的固体火箭发射领域,可谓亮点不断,精彩纷呈!预祝这些型号都能取得圆满成功!届时,我国在大型固体运载火箭领域将比肩美欧等航天强国,并将从并跑,向领跑跃进。