锻造“大国重器” 赋能中国航天

□本报记者  李旭东

固体大推力发动机研制团队。

日前，中国科学技术协会学术会刊《科技导报》评选公布了2021年中国10项重大科学进展、10项重大技术进展、10项重大工程进展的入选成果名单。当看到500吨大推力发动机试车成功入选10项重大工程进展名单时，中国航天科技集团第四研究院（以下简称“航天科技四院”）的职工们满心欢喜，每个人脸上洋溢着幸福的笑容。

2021年10月19日，伴随着巨大的震动与轰鸣声，由我国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在西安地面热试车成功。该发动机由航天科技四院自主研制，直径3.5米，推力达500吨，发动机综合性能达到世界领先水平。

从无到有  自主创新

近年来，我国固体火箭发动机技术不断进步，但是大型、超大型固体发动机与国家航天运载火箭的长远发展需求、与世界范围内航天固体运载动力技术发展水平相比还存在一定差距。

早在“十一五”时期，航天科技四院就瞄准世界航天发展前沿和我国运载火箭对大推力高性能固体火箭发动机的技术需求，展开了对大型固体发动机的研究。

研制初期，经验空白，遇到的困难可想而知。航天科技四院固体运载动力团队翻阅几乎能查到的国内外所有资料，经过无数次探讨和试验，在国内率先成功研制推力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CZ-11的立项研制，这是我国固体动力迈向宇航运载领域的重要里程碑。

2019年，航天科技四院又自主研制直径2.6米、推力200吨的整体式固体发动机，进一步提升了我国航天固体动力运载能力，推动了捷龙-3商业航天运载火箭的立项研制，同时也为500吨大推力发动机的研制奠定了坚实基础。

攻坚克难  铸造一流

“没有条件，我们就创造条件。”面对500吨大推力发动机研制场地、设备均严重不足的困难，43所壳体技术负责人李瑞珍带领团队，拉开了一场挑战复合材料成型极限的赛跑。

研制期间，李瑞珍每天都要去壳体生产现场。“壳体尺寸大幅增长，首先要解决的就是芯模成型问题。”她说，“原来的石膏芯模易开裂、产品表观质量差。”

团队将目光聚焦到金属芯模上，10余种方案推翻重来，数百张图纸修改完善，最终用镂空设计原理确定了金属芯模成型方案，保证了壳体的顺利研制。

就在500吨大推力发动机研制生产完毕，将要接受地面试车最后一道考验时，团队却遇到一个棘手问题：如何突破吊车承载、吊高极限，保证发动机稳落于试验架？

“台体吊与汽车吊合力完成。”团队成员高永刚给出这样一个建议，然而，汽车吊的工作路径为弧线，台体吊是“十”字，路径矛盾怎么解决、载重如何分配？团队立即投入推演路径设计、质心计算、支撑部位、吊具强度等工作中。

近200的时间天里，他们组织了7次大型专家评审会，完成了重点承力部位的工装设计优化、强度和刚度校核，反复演练了起升高度、移动速率、各方位牵引力，终于设计出了一套试车方案。

锐意进取  再创佳绩

经过10多年的发展，我国固体运载事业和大型固体火箭发动机技术从无到有、从小到大、从弱到强，取得了一系列成果，实现了直径从2米到3.5米及以上、推力从120吨到500吨的跃升。

500吨推力整体式大型固体发动机试车的成功，达到了大型整体式固体火箭发动机新的巅峰，使我国该项技术跻身世界前沿，为我国新型固体运载火箭提供更强劲的先进动力。

目前，基于500吨推力整体式固体发动机，航天科技四院已经在开展直径3.5米级分段发动机的研究。发动机分5段，最大推力将达千吨以上，可应用于大型、重型运载火箭固体助推器中，以满足我国空间装备、载人登月、深空探索等航天活动对于运载工具的不同需求，为建立完善的航天运输系统提供更加强大有力的动力支撑。

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