1.4 固體動力生產商重組合并,企業(yè)競爭力不斷增強
著名的固體火箭發(fā)動機生產商ATK公司的防務集團公司和宇航集團公司與美國運載火箭與衛(wèi)星研制生產商軌道科學公司正式完成合并,合并后公司名稱為軌道ATK。軌道ATK公司的總部設在杜勒斯(軌道科學公司總部),將雇用1.3萬名員工。其中包括4300名工程師和科學家、7400名生產與操作專業(yè)技術人員,其工程中心、研究實驗室、生產車間、測試與發(fā)射場分布于美國17個州。新公司中ATK公司持股53.8%,軌道科學公司持股46.2%,將進軍航天發(fā)射和衛(wèi)星領域,為美國及國際客戶提供運載火箭與火箭推進系統(tǒng)、戰(zhàn)術導彈和國防電子、衛(wèi)星與航天系統(tǒng)、軍火系統(tǒng)與彈藥以及商業(yè)和軍用衛(wèi)星結構及相關部件,預計年收入將達到45億美元。隨著固體動力行業(yè)巨頭ATK公司與軌道科學公司合并,美國國防軍工企業(yè)中又增加了一個大型軍工集團,逐步將產業(yè)鏈延伸至航天與導彈武器上游,擴大企業(yè)效益。
法國固體動力行業(yè)巨頭赫拉克里斯公司繼續(xù)拓展固體動力產業(yè),進軍未來具有很大發(fā)展前景的固體推進劑回收、銷毀和再利用產業(yè),同時收購歐洲最大的點火裝置和工業(yè)安全滅火器制造商航空宇航推進公司70%股份,進一步提升固體動力產業(yè)的行業(yè)覆蓋率,拓展在火化工安全領域的產品,增強企業(yè)發(fā)展競爭力。
2 國外戰(zhàn)術導彈固體動力技術發(fā)展
與液體姿軌控發(fā)動機相比,固體姿軌控發(fā)動機具有結構簡單、安全性高、性能好、體積小、貯存周期長、維護使用方便的特點。固體火箭發(fā)動機主要由推進劑藥柱、燃燒室、噴管組件、點火裝置等組成。其中,固體姿軌控推力系統(tǒng)結構設計、發(fā)動機材料技術、固體推進劑技術等直接影響固體發(fā)動機的性能。
2.1 固體姿軌控推力系統(tǒng)技術
在反導系統(tǒng)的需求促進下,國外固體姿軌控技術近年取得了較大進步,美國標準-3導彈上的固體姿軌控系統(tǒng)更是代表了最新技術發(fā)展水平。用于標準-3 Block IIA 和標準-3 Block IB 導彈、性能更高的節(jié)流式固體姿軌控系統(tǒng)將會取代原有的脈沖型固體姿軌控系統(tǒng),以提高靈活性、降低成本。在目前主要的固體姿軌控系統(tǒng)結構設計中,針形閥結構與并聯(lián)結構的固體姿軌控系統(tǒng)最值得關注。
1 節(jié)流式固體姿軌控系統(tǒng)性能更高,將逐步取代脈沖型固體姿軌控系統(tǒng)
標準-3導彈采用ATK公司負責研制的脈沖型固體姿軌控系統(tǒng)(SDACS),系統(tǒng)包括6個姿控發(fā)動機和4個軌控發(fā)動機,推進劑質量為4.5kg,推進劑類型為HTPB /AP,采用三藥柱、雙脈沖設計。其中,脈沖1藥柱采用TPH-3510推進劑,脈沖2藥柱采用TP-H-3511推進劑,續(xù)航藥柱采用TP-H-3512推進劑。發(fā)動機殼體材料采用石墨/環(huán)氧樹脂、碳/碳鍍錸和碳化鉿。整個系統(tǒng)工作時間20s,機構質量約7 kg。
標準-3 Block IIA和標準-3BlockIB導彈采用節(jié)流式固體姿軌控系統(tǒng),該系統(tǒng)由航空噴氣發(fā)動機公司研制。節(jié)流式固體姿軌控系統(tǒng)實際上包括1個火箭發(fā)動機,4個主要轉向噴管和6個姿控噴管,可提供精確推進,使標準-3 Block IIA導彈能以高精度攔截來襲的彈道導彈。具體來說,該系統(tǒng)包括10個均衡的樞軸推進器,其中4個用于動能戰(zhàn)斗部的橫向移動,其余6個用來保持動能戰(zhàn)斗部導引頭對目標的角度和視角調整。彈體上的電子控制裝置和軟件通過抑制彈體的上下燃燒壓力,在高推力與滑行期之間進行調整,控制固體推進氣體發(fā)生器的推力水平。
2 針形閥與并聯(lián)結構固體姿軌控系統(tǒng)結構設計受到關注
目前,主要有兩種結構設計的固體姿軌控系統(tǒng)最值得關注,分別是針形閥結構固體姿軌控系統(tǒng)、并聯(lián)結構固體姿軌控系統(tǒng)。
針形閥結構固體姿軌控系統(tǒng)的工作原理是通過控制噴管內針栓在不同軸向位置的移動,實現(xiàn)喉部大小的連續(xù)可變,進而獲得不同的推力等級。固體火箭發(fā)動機的推力矢量控制系統(tǒng)通過相對于火箭發(fā)動機主軸線徑向或大體上徑向排列的推力器,使導彈實現(xiàn)“轉向”。通常采用成對的轉向推力器(多為4個或更多) ,每對推力器徑向排列在火箭發(fā)動機殼體的相對側。轉向發(fā)動機通常呈十字形分布在火箭發(fā)動機軸向重心周圍。推力器中采用的針形閥可以是液壓、氣壓或機電式,沿噴管喉部軸向移動。隨著針形閥靠近噴管喉部,喉部通道尺寸減小;針形閥遠離喉部,喉部通道面積增大。通過改變和控制針栓的軸向運動和不同的軸向位置可以實現(xiàn)噴管喉部大小的連續(xù)可變,進而實現(xiàn)不同的推力等級。
并聯(lián)結構固體姿軌控系統(tǒng)采用多個姿態(tài)推力器來控制動能殺傷器(KKV)三軸旋轉的姿態(tài)或方向,并采用轉向子系統(tǒng)來改變動能殺傷器軌道,以滿足目標跟蹤系統(tǒng)的要求。典型的轉向子系統(tǒng)包括4個噴管,每隔90°分布在動能殺傷器周邊。每個噴管用于排出氣體,方向與動能殺傷器縱軸相垂直。氣體可以有選擇地從4個噴管中排出,從而實現(xiàn)動能殺傷器在所需方向(通常與動能殺傷器移動方向垂直)上的加速,進而攔截目標。
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