中國民營公司固體火箭發動機試車成功，雙脈衝技術引關注

2018 年 11 月 1 日，北京靈動飛天公司（S-motor）自主研製的雙脈衝固體火箭發動機完成了地面試車，發動機全程工作正常，數據採集記錄完整，試驗取得了圓滿成功。

圖丨脈衝發動機點火（來源：靈動飛天）

針對越來越熱鬧的商業航天創業領域，外界普遍形成了火箭發動機「固液之分」的初步認識，尤其是液體發動機的「燃燒劑+氧化劑」組合也是能列舉一二。但對於固發的現狀以及其在商業航天市場中的地位，可謂是仁者見仁、智者見智，而藉助此次靈動飛天雙脈衝固體火箭發動機的試車消息，我們也能一窺其中的奧秘與價值。

雙脈衝技術

與液體發動機相比，傳統固體發動機最被「詬病」的就是其不具備推力可調能力，彈道適應能力弱。但所具有的結構簡單、推進劑密度大、常備待用和使用方便等優點又使得固體火箭發動機依舊必不可少，常被用於導彈、航天器助推器之中。

與此同時，為了增強固體火箭發動機的競爭力，有關廠商也在推進劑和發動機殼體上做文章，希望可以藉此提高箭（彈）體的飛行性能。而在此之外，要提高固體火箭發動機推力的靈活性，就需要實現發動機的多次啟動、提供波段式的推力，雙脈衝（多脈衝）發動機技術也就此應運而生。

圖丨雙脈衝裝葯示意（來源：靈動飛天）

簡單來說，固體雙脈衝發動機的在傳統固體火箭發動機基礎上，通過隔離裝置將裝葯分隔為兩個脈衝，分別具有獨立的點火裝置，一脈衝裝葯燃燒完畢後，二脈衝裝葯可以根據需要適時點火再次工作，能夠為飛行器提供兩次間歇推力，且推力間隔時間可以根據飛行彈道在較大範圍內進行調節。

多脈衝固體發動機隔離裝置主要有兩種結構: 隔艙式和隔層式。二者的差別在於，隔艙式在隔熱的同時又要承力，而隔層式僅起起阻燃和隔熱的作用，不需要承力。

這種做法的好處是極大提高了固體火箭發動機的推力靈活性，實現了發動機能量的離散控制，改善了傳統固發的劣勢。同時又繼承了固體相較於液體簡單可靠的優勢，即實現固體火箭發動機的推力輸出「液發化」。

目前，脈衝固體發動機多應用於導彈上，代表產品有美國標準-3(SM-3)導彈、英國 ARAM 導彈、俄羅斯 Kh-55 改進型和德國 TLVS 導彈。而在火箭應用方面，脈衝發動機技術中的分段式裝葯技術能夠在大型固體火箭助推器上得到應用，NASA太空發射系統的五段式助推器（SRBs）算是其中最知名的代表。

此次靈動飛天研發的該型雙脈衝發動機直徑為Φ180mm，脈衝間隔 0~80s 可調，採用輕質隔艙、高裝填丁羥三組元推進劑和安全點火裝置，具有結構緊湊、裝填係數高、安全可靠等技術特點。研發過程中貫徹了低成本，通用化的設計理念，大量採用成熟工藝，適合批量生產，並能夠根據用戶不同需求，靈活實現定製化研發。

圖丨固體火箭發動機（來源：靈動飛天）

萬里長征又一步

眾所周知，航天產品的可靠性要求遠遠高於其他工業產品，每一型新產品的研製都必須遵循科學的研製規律，確保萬無一失。在確保產品可靠性的同時，通過科學的設計方法追求產品性能最優亦是航天產品研製的指導思想。

針對於固體火箭發動機而言，其研製流程須遵循先單項後整體, 先關鍵技術再系統集成的順序。通過科學規劃的單項試驗，拿到分組件和零部件各項性能的數據，在此基礎上確定最優的整機工作參數，進行整機試驗，確保產品質量可靠。

同時通過試驗數據，摸清設計餘量，在確保可靠性，安全性的前提下，充分發揮出產品的高性能，避免出現安全係數過高性能發揮不出來，或是性能太冒進吃掉安全裕度的現象。

對於靈動飛天來說，其雙脈衝固體火箭發動機目前已經通過前期隔艙承壓、打開和燒蝕等各項單項試驗，全面獲取了關鍵零部件的各項數據，同時，採用正交優化設計方法，在確保發動機安全可靠工作的前提下，最大限度的提高了產品性能。

本次試車的成功也標誌著靈動飛天掌握了固體火箭發動機多次點火，分段式裝葯，多燃燒室防隔熱設計以及隔艙設計等多項關鍵技術。後續公司將以此為基礎，繼續推進相關技術在大直徑分段式裝藥商業發射固體火箭發動機上的研究與應用。

至今為止，靈動飛天已經先後完成Φ70mm 直徑通用型火箭發動機研發、N(牛) 級衛星用姿軌控發動機研發和Φ180mm 直徑固體雙脈衝火箭發動機研發；同時完成兩型商業運載火箭發動機的設計工作。

在本次試車成功的基礎上，接下來包括靈動飛天在內的一眾商業航天公司將會迎來更為艱難的市場的考驗，如何從激烈的商業環境中的突出重圍，將是各家科技企業所面臨的又一份問卷。

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