風雨之後才能見彩虹，"快舟十一"國內最大固體運載火箭的前世今生

在中美對抗日益加劇的2020年，航天發射成為大國展現實力的重要方式，我國就連續發射了長徵5B、快舟、北鬥3、國內最大的液氧甲烷發動機（藍箭航天）也試車成功，而進入七月，快舟十一、天問1號則成為大家最關注的對象。這是由於快舟十一是國內目前最大的商業航天固體運載火箭。

依據最新的國內航天發射計劃，2020年7月10日12時10分左右，航天科工集團在酒泉衛星發射中心用快舟十一號遙一運載火箭發射吉林一號高分02E星和微釐空間一號S2星。

1、快舟十一的前世

做航天的都知道，在傳統國家主導時代，國內做火箭發射的就兩家，航天一院和航天八院（發射次數比例大概3:1），航天局幾百億的投入很大一部分都進入其口袋，小日子別提多滋潤，而以上兩家公司都屬於航天科技集團；這就讓同樣是航天總公司分出來的航天科工集團羨慕的天天流口水，但苦於體制原因一直不能進入該發射領域。

2008年汶川地震，國家領導想第一時間知道災區信息，卻發現衛星軌道臨時根本難以大幅度修改，而發射一顆新的衛星要排幾個月時間才行。

結合這種情況，航天科工下屬的湖北航天設計所發現這種需求；首先提出以快速響應為題，成為國內首個切入航天發射的單位，在一院、八院的嚴密封鎖下打開了一條縫隙。但以航天科工的能量估計也難以拿到長徵系列批號，因此湖北航天只好自己另起名稱：快舟系列。

開始是快舟1型，大概在12年左右發射成功後又推出了快舟1A，這時SpaceX已經拿到NASA的幾十億美金支持（老美體制還是靈活一些，實話實說）開拓了獵鷹9系列並取得巨大成就（現在，大家應該對此沒有異議吧），在美國刺激下，我國也放開了商業航天，航天科工四院借民間融資的東風拿到了一筆較大的投資，正式開始了快舟十一的研製，並成立航天科工火箭公司，其中航天三江股份佔比約69%，其餘股東股份佔比約31%。

快舟1A火箭

2、快舟十一的今生

2015年10月30日，首屆中國商業航天高峰論壇，航天科工集團公司空間工程部部長張鏑放話要在2017年初進行首飛，將每公斤的發射費用控制在1萬美元以內，並且試圖進行無依託發射。。但實際上由於一些問題，估計也就是姿態控制方面的難題，導致一再推遲。

快舟1A噸位在30噸左右，設計單位開始低估了快舟十一的技術難度，給出了很樂觀的兩、三年發射的目標，但最後被現實狠狠打了臉；連續放了各位看官好幾年鴿子。。。

80噸與30噸相比，噸位的量變引起了技術的部分質變，很多關鍵技術需要重新突破，但是估計主要還是採購價格。。這裡涉及一些內部消息就不說了，航天科工最後自己搞唄，一搞就幾年過去了。。。

前期論壇還有不少網友說是發動機研發過程出現瓶頸問題，個人推測應該不是，去年航天科工吐血三升試車了世界最大直徑（約4米）的固體發動機，並取得成功。所以2.2m直徑的發動機不是難點，畢竟航天科工的東風系列也是吃固體發動機這碗飯的。

後續在2017至18年，快舟十一作為航天科工招牌也參加了珠海航展、莫斯科航展等，宣傳了很多，但實際就是不去發射，真是讓國內諸位看官甚至著急。

展會上的快舟十一

根據前期透露出的消息，快舟系列總師為：中國科工集團公司第四研究院（湖北三江航天）總設計師梁紀秋，畢業於西北工業大學（西工大的航天學院是我國航天固體、液體發動機的搖籃，看看西安航天四院（固體發動機）、六院（液體發動機）的領導、總師名單就知道了）。

就快舟火箭生產而言，航天科工借著商業航天的東風，在武漢搞了一塊地，大概在陽邏附近，建立了國家航天產業基地，其中快舟火箭產業園計劃未來形成年產20發固體運載火箭的總裝測試能力。（根據航天科工火箭公司公眾號新聞，目前已完成第一期廠房項目建造）

陽邏航天產業基地規劃圖

3、快舟十一的參數及特點

參數這東西，網上很多，而且航天科工火箭公司的公眾號也有，我這兒就複述一遍。

快舟11號起飛重量78噸，近地軌道最大運載能力1.5噸，700公裡太陽同步軌道運載能力1噸，相比快舟1號的430千克運載能力提升巨大。主要承擔400至1500公裡近地和太陽同步軌道小衛星、微小衛星單星及多星組網發射任務。

快舟十一的指標

A）發動機簡介

快舟11號使用的一級發動機直徑2.2m，總長9.7m，裝藥量45t，具有高質量比、高比衝、大推力等特點，是國內應用碳纖維複合殼體技術的尺寸最大、裝藥量最多的固體火箭發動機（目前不是了，經常看中國航天報的客官應該知道，4米多的固體發動機，航天科工去年吐血試驗成功了，後續有什麼用處，還有待確認）。

根據公開報導，發動機的碳纖維殼體是新揚新材料公司，碳纖維複合材料被譽為&34;，因其優異的材料特性而被廣泛應用於國防軍工、航空航天等領域。

位於揚州高新區的江蘇新揚新材料股份有限公司，廠房寬敞明亮，快舟十一號固體運載火箭三級發動機的殼體就是在這裡生產製造的。李俊說，這一發動機殼體呈橢球形，採用碳纖維小絲束纏繞，就像在球上纏繞絲線，線型精度要求高，張力控制要合理，非常難，國內沒有技術經驗可以借鑑。&34;

• B）姿態控制簡介

前期國內能掌握這一塊的也就科技集團的幾家單位，雖然和航天科工是親兄弟，但是親兄弟也要明算帳呀。 估計航天科工也憋了幾年自己搞出來了。

姿態控制發動機一般採用液體發動機，但目前也有提固體姿態控制的相關論文，但固體姿態控制的重複點火技術是難題。就液體姿態控制技術而言，現在國內民用航天有幾家也做出來了，但除了航天科技、航天科工以外，還沒有能真正上天試試的。（但技術有了，畢竟各商業航天公司在航天六院很是挖了一群精英，還記得前幾年的張小平事件，當時真是讓人記憶深刻）。

不過這也是好事，不然哪有現在國內航天百花齊放的局面，想想美國SpaceX，據最近俄羅斯媒體報導評論稱：一家6000人的商業公司在技術上與俄羅斯25萬的國家航天集團並駕齊驅，甚至還有較大的超越，可能很多體制內的同事說是NASA提供的技術，但說句實話：一級火箭回收技術、載人龍飛船、猛禽甲烷發動機、重型獵鷹等還真是SpaceX自己的絕活。

• C）無依託發射技術

我國的戰略飛彈走的是俄羅斯，或者前蘇聯的道路，採用的都是冷發射技術，看看DF41的大筒子就知道了。

但這個大個的熱發射還是首次，個人估計發射完，發射機構會慘不忍睹。。而且其近90噸的起豎載荷也是國內最大的（白楊M在47噸，國內DF41應該也差不多），快速起豎及行軍時的穩定性及結構變形控制也是個不大不小的問題。

發射系統近照

5、對比國際水平，我們差距還是很大的

• A）日本固體火箭

上世紀八九十年代，日本研製出的M-5三級固體火箭，是世界上最大的純固體運載火箭。M-5火箭全箭起飛重量約150噸，其地球低軌道運載能力高達1.8噸。

M-5火箭退役後，日本利用M-5固體火箭的技術，於2007年推出了新一代固體火箭Epsilon&34;號火箭，其全長24.4米，箭體直徑2.5米，火箭總質量約91噸，可將1200公斤載荷送入250公裡地球軌道。

日本艾普斯龍固體火箭（非機動、無依託發射）

&34;火箭的先進性表現在以下幾個方面：

1. 一是火箭自動化程度很高，大量使用自動檢測技術。該火箭能自己完成多數檢測任務。
2. 二是火箭可快速發射，是一種快速響應火箭。&34;火箭從組裝到發射的準備周期，已從日制M-5火箭的42天縮短到7天。在特殊情況下，其發射準備時間還可大幅度縮短。
3. 三是&34;火箭，是一種高精度運載火箭，可將載荷精準送入相應軌道。特別是給該火箭配上一個第四級液體末級助推器後，由該火箭運載的衛星或行星探測器等載荷，其入軌精度，可達到 500±20公裡。
4. 四是&34;火箭發動機先進，一級固體發動機包括約66噸的固體推進劑，推進劑裝藥質量比達到了0.911，第一級發動機的真空平均推力150噸，真空比衝283.6秒；第二級發動機真空平均推力為37噸，真空比衝299.9秒；第三級使用的KM-V2b固體發動機固體推進劑質量約2.5噸，裝藥質量比約為0.917，真空推力約8噸，真空比衝301.7秒。從發動機裝藥質量比和真空比衝等衡量火箭技術水平的指標來看，日本&34;固體火箭發動機的技術，已達世界領先水平。

B）美國固體火箭

美國在上世紀設計的太空梭助推火箭，就採用固體助推器（簡稱SRB），並且每次發射被拋棄的SRB打撈後，重新灌注可重新使用數次。主要承包商和藥柱生產商是位於百翰市的錫奧科爾公司。

SRB是最大的固體燃料火箭，也是第一次採用可重用設計的固體火箭。助推器高45米，直徑3.7米。發射時每臺產生約1245噸（2800000磅力）推力，隨後迅速增加到1379噸（3100000磅力）推力。

太空梭助推火箭

SRB的基本元件有發動機（含殼體，推進劑，點火器和噴管），主，分離系統，飛行控制儀器，火控設備，減速系統，推力矢量控制器，回收系統，。

其中：發動機包括：（氧化劑，佔69.6% 質量），鋁（燃料，16%），（催化劑，0.4%），聚合物（如PBAN和HTPB，作粘合劑，次級燃料，12.04%），環氧樹脂（，1.96%）組成。這種推進劑亦稱高氯酸銨組合推進劑（APCP）。用這種推進劑為242秒，真空比衝268秒。

6、我國固體火箭的未來發展

據新華社武漢報導：我國超大直徑固體火箭發動機由航天科工四院，直徑超過4米，大幅刷新了固體火箭發動機直徑的世界紀錄。此前的紀錄由美國保持，直徑為3.7米。

這款固體火箭發動機將應用於我國快舟-21、快舟31大推力固體運載火箭，其中快舟-21近地軌道最大運載能力達到20噸，快舟-31固體運載火箭近地軌道最大運載能力達到70噸。

雖然，小編認為液體火箭可重複發射技術才是航天的未來主流，但固體運載火箭的存在也有其固有的優點。最後，還是希望我國更多的科學技術達到世界一流，從而不再受制於任何國家。

快舟系列（旁邊最大的應該是快舟21）

7 、首發失利

2020年7月10日中午12：10分發射，起飛正常，根據網上消息一二級分離應該正常，後續報導稱：火箭出現異常，發射失利。

對於事故原因交由其團隊進行分析，畢竟有很多東西還是科工自研，是要經過驗證才行。

還記得SpaceX當年獵鷹9還在發射臺爆炸，長徵5也出現發射失利，前天的東方紅衛星平臺（Apstar-6D衛星）也是第三次發射才成功。

因此，各位看官咱們也理性看待這次失敗，畢竟風雨之後彩虹才會來，中國航天發展的趨勢肯定是不會動搖的。

讓航天四院的同事們加快歸零分析吧，酒泉衛星發射中心期待快舟十一儘快回來！

圖片來自航天火箭公司官網及部分網站，如有侵權請聯繫刪除！