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2015年国外导弹与航天固体动力技术发展综述

归档日期:06-26       文本归类:固体导弹      文章编辑:爱尚语录

  2015年世界导弹与航天固体动力技术发展取得重要进展。俄罗斯和美国采用高能固体推进剂“边界”洲际弹道导弹研制与试验进展顺利;美国在先进固体动力技术领域继续保持领先地位,先进的含能材料、开发环境友好型固体推进剂、开发新型低特征信号及钝感技术固体火箭发动机等技术研发与应用取得重要进展,推动了固体动力技术在导弹与航天领域的广泛应用。欧美相关固体动力技术与装备研制与生产厂商兼并或重组,进一步增强企业竞争力。

  2015年俄罗斯和美国继续研制和升级固体动力洲际弹道导弹,取得新的进展。3月,俄罗斯从卡普斯京亚尔靶场南部发射中心成功试射一枚“边界”(RS-26)洲际弹道导弹。该导弹是俄罗斯第五代固体洲际弹道导弹,发动机采用1.1级高能固体推进剂,在给定发射质量和载荷情况下比同类导弹的射程更大,2021年将装备俄战略导弹部队。

  2015年11月,美空军授予轨道ATK公司获得一份5年期合同,为“民兵-3”导弹固体火箭发动机提供工程化研究、软件服务和批次生产,使其服役到2030年。美国空军还在积极发展下一代陆基洲际弹道导弹——“未来陆基战略威慑”(GBSD)导弹,将取代“民兵-3”导弹。在2016财年预算中,为GBSD导弹的固体火箭发动机研制拨款2278万美元,用于开展技术论证、方案分析和设计工作,目前其发动机技术成熟度为4级。此外,美国空军还在开展洲际弹道导弹通用固体动力系统研究,以为洲际弹道导弹提供高效低成本的固体动力系统,目前重点关注现有和未来需求和技术。洲际弹道导弹通用固体动力系统为3级通用固体火箭发动机,第1级和第2级固体发动机均采用通用型大直径平台,第3级固体发动机采用中等直径平台。2014年成功完成了第1级和第2级固体发动机静态点火测试,2015年成功完成了第3级固体火箭发动的静态点火测试,目前洲际弹道导弹通用固体动力系统研究技术成熟度为4级。

  美国轨道ATK公司再获“响尾蛇”空空导弹固体火箭发动机生产合同。2015年11月7日,轨道ATK公司获得AIM-9P“响尾蛇”空空导弹低烟型固体火箭发动机(SR116-HP-1)批产合同。迄今为止,轨道ATK公司已经生产30000多台用于AIM-9P“响尾蛇”导弹的固体火箭发动机,总计对外军贸销售金额超过1000万美元。此外,美国海军正在对新型“响尾蛇”导弹AIM-9X导弹的先进固体火箭发动机进行设计、开发和验证,以提升海军未来空战能力。

  美国陆军正在为导弹增程研发固体火箭发动机,目前正在对能够增加导弹射程和减小飞行时间的新型增程推进系统进行测试。陆军研究实验室(ARL)和美国研究、开发和工程中心(ARDEC)对含能材料进行探索、缩比和测试研究,通过提高固体火箭发动机推进剂燃速增加导弹射程。

  美国陆军探索研究用于火箭弹和炮弹的新型固体火箭发动机推进剂。陆军正在开展未来新型固体动力技术研究,重点研究固体推进剂混合挤压技术和药柱包覆技术,以保持钝感性能满足火炮发射要求。2016年财年为该项目申请预算385.6万美元,为直线和非直线炮弹应用制造混合挤压成型的固体推进剂,完成30毫米炮弹的固体推进剂包覆,提高推进剂低温下的燃烧速度且保持高温燃速,使炮弹在全温度下增程;对推进剂在120毫米迫击炮弹上使用效果进行验证,是否满足增程一倍的要求。

  2015年,航空喷气·洛克达因公司先后向美空军交付了200台“萨德”导弹固体火箭助推发动机和动能杀伤器上的姿轨控系统(DACS),交付了100台“标准-3”Block 1B导弹可调节式固体姿轨控发动机(TDACS)。

  与液体姿轨控发动机相比,固体姿轨控发动机具有结构简单、安全性高、性能好、体积小、贮存周期长、维护使用方便的特点。目前,美国高度重视固体姿轨发动机的研究应用,同时开展了多项相关技术研究。喷气·洛克达因公司将继续对“标准-3”Block 1B导弹可调节式固体姿轨控发动机进行改进,2018年在“标准-3”Block 2A导弹上使用。导弹防御局开始研制可长时间工作的第三代固体姿轨控发动机(MDACS)。

  美国陆军开展新型低成本增程防空导弹固体动力技术研究。新型低成本增程防空导弹固体动力技术将用于低成本、中低空、中远程的新型防空导弹,对付无人机、巡航导弹、大口径火箭弹和近程导弹以及空对地导弹。海军发展防御反舰导弹的“标准”舰空导弹的固体火箭发动机,主要研究包括用于该导弹的双脉冲固体火箭发动机、一体化推力矢量控制技术及风险降低方案。

  2015年3月11日,轨道ATK公司成功进行了固体助推器验证发动机(QM-1)第5次地面热试车,为NASA实施载人深空探索任务奠定基础。QM-1将用于NASA的“空间发射系统”(SLS)运载火箭,推进剂装药约5.5吨,所产生的推力远大于14个采用4个发动机的波音747喷气客机以全速起飞所消耗的能量,是目前世界上用于航天飞行的推力最大的固体火箭助推发动机。QM-1固体火箭发动机是在美国航天飞机固体火箭助推器项目基础上设计开发的,发动机壳体结构件采用了航天飞机项目的成果,2个加强筋和1个后封头为新研制的。SLS的首次飞行称为“探索任务-1”(EM-1),将使用2个固体火箭发动机,与4台RS-25发动机共同为SLS运载火箭提供飞行动力。

  2015年7月,轨道ATK公司与洛克希德·马丁公司签订价值9800万美元的“猎户座”逃逸固体火箭发动机项目合同,研发、测试和鉴定逃逸固体火箭发动机。该逃逸固体火箭发动机将用于“猎户座”太空舱在空间发射系统上的第二次发射任务(“探索任务-2”),预计2019年将进行第二次飞行试验。

  2015年11月,航空喷气•洛克达因公司向联合发射联盟公司(ULA)交付了用于“宇宙神-5”运载火箭的第100台AJ60固体助推器。AJ60固体助推器是世界上采用最长纤维缠绕复合材料壳体而研制的固体火箭发动机,具备高性能、低成本等特点。

  2015年2月,美国防部2016财年预算支持美军“固体动力系统先进含能材料”项目,通过研发新型燃料、氧化剂、炸药及其相关组分,降低含能材料系统的弱点,提高攻防武器固体动力系统战术技术性能。2016年进行优化和精炼应用于固体推进剂的聚硝酸酯二氧杂环丁烷(3-PNO)材料,开发和评估应用于下一代高能固体推进剂的组分和配方,开展可靠的化学缩比试验及测试研究,优化材料制备的工艺条件。

  2015年2月,美国防部授予航空喷气•洛克达因公司一份为期3年的战略环境研究和开发项目,研制用于火箭、导弹推进系统、姿轨控系统的下一代绿色推进剂,以增强公司在液体推进剂研制领域的地位和行业竞争力。目前,该公司应用于空军的绿色推进剂(代号AP-M315E)推进系统已经进行了试飞定型设计。

  2015年9月,轨道ATK公司宣布美国第一种高性能绿色推进系统在NASA马歇尔宇航飞行中心试验成功,该推进系统所用推进剂是一种低毒环境友好型的火箭推进剂,型号代码为LMP-103S,由瑞典ECAPS公司提供,相对现有火箭燃料,LMP-103S的性能得到很大提升,在航空航天系统领域具有巨大应用前景。

  针对固体火箭发动机所需低特征信号技术和钝感技术需求,美国国防安全办公室开展了高性能火箭(HPP)项目和低特征信号火箭推进(MSP)项目研究,美国海军开展了钝感弹药项目和钝感固体火箭发动机项目研究。

  HPP项目研究重点是开发和验证高性能火箭推进系统技术和含高氯酸铵、金属燃料或不含金属燃料的固体火箭发动机钝感性能提升技术。该项目目标是2018—2023年集中解决碎片撞击和慢烤燃对导弹推进系统的钝感性能响应问题,以及快烤燃对大型高性能火箭推进系统的钝感性能响应问题。

  MSP项目研究重点是开发和验证“低烟”火箭推进系统的钝感性能提升技术。该项目目标是2018—2023年集中解决碎片撞击、慢烤燃问题,以及药型罩金属射流对导弹推进系统的钝感性能响应问题。

  美海军正在开展钝感固体火箭发动机技术研究项目包括3个方面,一是继续开展“响尾蛇”空空导弹固体火箭发动机及风险降低评估工作,继续开展金属基复合材料固体火箭发动机的钝感技术评估;二是继续开展“低烟”固体推进剂的钝感测试试验和静态点火试验,开展浇注/固化“低烟”复合固体推进剂论证,满足-65℃环境下“海尔法”导弹作战需求;三是开展先进导弹发射箱、发动机壳体材料技术研究,通过对“战斧”导弹在MK 14发射箱中舰载运输和储存试验,评估MK 135固体火箭发动机钝感性能。

  2015年9月,法国赛锋集团下属的赫拉克里斯公司举行了生物降解固体推进剂工厂的正式投产揭幕仪式。赫拉克里斯公司是欧洲最大的固体火箭生产商,所属LICORNETM工厂是欧洲唯一一家处理固体推进剂用氧化剂高氯酸铵的工厂,通过生物降解方法处理废弃或退役固体推进剂,改变了以往燃烧或掩埋废弃或退役固体推进剂的方法。通过成立生物降解固体推进剂工厂,赫拉克里斯公司具备了固体火箭发动机产业链全覆盖,实现了固体推进剂原材料生产、固体推进剂配方研制、固体火箭发动机总体研制、火箭发动机喷管研制、退役或报废固体推进销毁处理的全产业链。

  2013年,法国防采购部与赫拉克里斯公司签署了一份协议,规定赫拉克里斯公司在未来10年内拆除分解已退役或即将退役的M45潜射战略导弹固体火箭发动机,并研究目前正在装备的M51潜射战略导弹固体发动机退役后的分解工艺。这一协议的签订推动了工厂的建立及运行。LICORNETM工厂采用公司自己的专利技术,通过细菌将高氯酸铵降解成氮气和氯化物,大大降低高氯酸铵对空气和水资源的污染及浪费,每年能处理300吨高氯酸铵,满足当前需求。

  2015年2月,著名的固体火箭发动机生产商ATK公司的防务集团公司和宇航集团公司与美国运载火箭与卫星研制生产商轨道科学公司正式完成合并,合并后公司名称为轨道ATK。轨道ATK公司的总部设在杜勒斯(轨道科学公司总部),将雇用1.3万名员工。其中包括4300名工程师和科学家、7400名生产与操作专业技术人员,其工程中心、研究实验室、生产车间、测试与发射场分布于美国17个州。新公司中ATK公司持股53.8%,轨道科学公司持股46.2%,将进军航天发射和卫星领域,为美国及国际客户提供运载火箭与火箭推进系统、战术导弹和国防电子、卫星与航天系统、军火系统与弹药以及商业和军用卫星结构及相关部件,预计年收入将达到45亿美元。随着固体动力行业巨头ATK公司与轨道科学公司合并,美国国防军工企业中又增加了一个大型军工集团,逐步将产业链延伸至航天与导弹武器上游,扩大企业效益。

  法国固体动力行业巨头赫拉克里斯公司继续拓展固体动力产业,进军未来具有很大发展前景的固体推进剂回收、销毁和再利用产业,同时收购欧洲最大的点火装置和工业安全灭火器制造商航空宇航推进公司70%股份,进一步提升固体动力产业的行业覆盖率,拓展在火化工安全领域的产品,增强企业发展竞争力。

  因与俄罗斯关系紧张,失去了严重依赖俄罗斯的航天与导弹产品应用市场,导弹致乌克兰航天与导弹工业发展严重受阻,南方机械制造厂等企业面临生存问题。2015年2月,俄罗斯宣布断绝和乌克兰的航天合作,停止对南方机械制造厂的投资,使其失去一度占到该企业80%业务量、近18亿美元的俄罗斯方面订单。与此同时,南方机械制造厂与其他国家的项目也陷入困境,如俄与巴西合作进行的“Cyclone-4”卫星项目,因冻结使用乌克兰运载火箭发射而受到影响;与美国轨道ATK公司的合同也因乌克兰方面无法按时交货而被迫重新谈判。

  南方机械厂是一家以生产战略导弹为主的世界著称军工联合企业,苏联62%的地对空导弹、42%的战略导弹均由该厂独立生产或与其它军工企业合作生产。2015年南方机械制造厂无法向工人支付全额工资,导致大量人才流失,平均每天有40人离开,该厂从业人员从最辉煌时期50000余人下降至5000余人,濒临破产边缘。

  固体动力技术作为航天运载与导弹武器的关键技术在世界国防科技工业中占据重要的地位和作用。未来固体动力技术将继续保持快速发展态势。一是发展先进固体推进剂,满足导弹和航天固体动力技术需求。俄罗斯和美国正在开展固体推进剂含能材料(如聚硝酸酯二氧杂环丁烷(3-PNO))研究,推动高能固体推进剂发展,有效提升固体动力能量水平,使导弹武器整体性能进一步提高。二是绿色推进系统预先研究和应用研究将取得突破,不仅可满足航天与导弹固体推进系统的需求,还可解决日益突出的环境问题。三是固体火箭发动机将具备更高的钝感性能和低特征信号特点,进一步提高导弹与航天运载器的使用性和防护性。四是利用现有技术发展通用型固体动力系统,降低研制成本和缩短研制周期。

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