固液火箭：跨界组合，取长补短

□ 尼摩

3月29日，我国在太原卫星发射中心使用长征六号改运载火箭，成功将浦江二号和天鲲二号卫星送入预定轨道。此次发射不仅是长征六号改火箭的首飞，也是我国固液运载火箭的首次发射。那么，固液运载火箭有什么特点呢？

从世界范围看，各国研制的运载火箭大部分都采用液体火箭发动机作为动力系统，但固体火箭发动机也不罕见，例如中国的“长征十一号”、美国的“金牛座”和“飞马座”，或是欧洲的“织女星”及俄罗斯的“起飞号”等。目前，很多民营航天企业研制的航天运载工具更是从固体火箭发动机起步。

固体火箭和液体火箭各有其不同的特点和优势。固体火箭具备推力大的优势，研制同级大推力火箭发动机，固体火箭发动机要比液体火箭发动机便宜，制造和测试的成本更低。其中，固体助推器结构简单并容易制造，也更容易灵活搭配出不同推力和不同运力的火箭。

但是，固体火箭发动机的比冲较低，纯粹的固体火箭的运载系数较低。同时，固体火箭的发射质量过大，通常会出现四级结构甚至五级结构的设计方案。过多的结构级数设计不仅提高了火箭的复杂度，也降低了火箭的可靠性。同时，固体火箭发动机燃烧剧烈，无法中止，危险性较大，而液体火箭发动机则能避免这些问题。

液体火箭发动机不仅比冲相较固体火箭发动机更高，而且很多液体火箭发动机都有节流和重复启动功能。因此，鉴于固体火箭发动机和液体火箭发动机各有优势，科研人员在航天发展早期阶段就有了让两者“跨界合作”、充分发挥各自优势的思路。

从这个设计思路出发，液体芯级+固体助推器的运载火箭就诞生了。1968年，美国开始为德尔它运载火箭增加捆绑的固体助推器。1970年1月，首飞的德尔它M6火箭捆绑了6个Castor-2固体助推器。而后继的德尔它900型火箭可以在通用尾段捆绑3个、4个、6个或9个Castor-2固体助推器，这样不仅研制进度快捷，还提高了德尔它火箭的运载能力，且能灵活调整，显示了固体助推器的优势。

由于固推液体火箭汇集了固体火箭和液体火箭的优势，一出世就受到航天界青睐。1965年首飞的美国大力神-3C火箭是更早出现的固推液体火箭，堪称“一马当先”，世界其他航天大国纷纷跟进固推液体火箭的构型设计。例如，美国的大力神系列火箭、欧洲的阿里安系列火箭和日本的H系列火箭等都采用了固推液体构型设计。

无论是我国的“长征六号改”，还是美国的德尔它900火箭等，固体助推器都展示了巨大的潜力。

更早出现的大力神-3C火箭使用了具备数百吨推力的分段式固体助推器，将该系列火箭的运载能力提高了一大截，有力支持了美国宇航局大量高轨道航天器发射任务和深空探测器发射任务。

应用分段式设计的固体火箭发动机就像搭积木一样，能组合出不同推力的发动机。以美国航天飞机采用的固体助推器为例，它属于4段式固体火箭发动机，也就是说，发动机是4段药柱串联在一起的。

液体火箭芯级可以捆绑不同数量的固体助推器，再加上分段式固推设计，固推液体火箭起飞推力和运载能力的灵活性要比单纯的固体火箭或液体火箭好很多。

总之，固体火箭发动机和液体火箭发动机“跨界”联合，取长补短，可灵活根据不同任务快速调整和选择火箭构型，降低了火箭发射成本，且性能也比较出色。

毫无疑问，经过几十年的发展和对比，综合考虑成本和性能等因素，固推液体火箭是当之无愧的发展趋势之一。