固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)退役處理方法及技術(shù)方式探討

羅慶華

（北京動(dòng)力機(jī)械研究所，北京 100074）

當(dāng)前，針對處于退役期和報(bào)廢的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的處理工作正成為擺在各國國防部門面前的共同任務(wù)，各國在開展針對這類老舊型號(hào)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)退役處理的同時(shí)，也在積極探討制定一套較為安全且實(shí)現(xiàn)軍事經(jīng)濟(jì)效益最大化的處理技術(shù)。但是，基于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)退役處理工作關(guān)系到軍事經(jīng)濟(jì)、國家安全、生態(tài)環(huán)保以及軍品機(jī)密等多重因素且處理工作流程較為復(fù)雜的特點(diǎn)，所以針對固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的處理工作需要相關(guān)部門謹(jǐn)慎對待，積極探討出相對優(yōu)化的處理辦法。

1 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的基本概述

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)原理屬于化學(xué)領(lǐng)域范疇，將固態(tài)的工質(zhì)及能源當(dāng)作推進(jìn)劑。常見的固體推進(jìn)劑其組成材料一般為聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚以及聚氨酯等成分。推進(jìn)劑點(diǎn)燃后在燃燒室進(jìn)行充分燃燒，釋放出高壓高溫的燃?xì)猓瑢⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能；釋放出來的燃?xì)庠趪姽軆?nèi)迅速膨脹，使得熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，以此形成較大的推力，使得導(dǎo)彈進(jìn)行發(fā)射工作。固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)通過固體推進(jìn)劑、點(diǎn)火設(shè)備、噴管零件以及殼體組成，其性能主要取決于固體推進(jìn)劑的配方比例、噴管組成材料以及殼體的制造工藝。殼體主要作為推進(jìn)劑混合物燃燒的燃燒室，噴管則負(fù)責(zé)將燃?xì)廪D(zhuǎn)化為推力，點(diǎn)火設(shè)備當(dāng)接收到點(diǎn)火指令后關(guān)掉安全保險(xiǎn)同時(shí)點(diǎn)燃火藥，借助高溫使得在殼體內(nèi)的推進(jìn)劑充分燃燒。通常情況下，固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備的使用途徑大多都是安裝在探空火箭、導(dǎo)彈以及火箭彈，同時(shí)，也可以用于助力飛機(jī)起飛和航天器發(fā)射。可以說，固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的制作工藝以及制作材料能夠直接體現(xiàn)一個(gè)國家當(dāng)前的科技水平。

2 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)退役處理的發(fā)展趨勢

當(dāng)前，各國主要負(fù)責(zé)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)退役處理工作的組織一般可以分為兩種：一種是與設(shè)計(jì)工業(yè)的企業(yè)和一些科研院所進(jìn)行簽約；另一種則是國內(nèi)軍方組織內(nèi)部進(jìn)行處理。可以看到的是隨著處理技術(shù)不斷升級，有關(guān)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的處理工作已經(jīng)逐漸演變?yōu)楣I(yè)企業(yè)和軍方合作的方式共同開展。盡管各國的處理方式呈多樣化發(fā)展，但中心思想仍然是針對固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部較好處理、零件附加值高以及一些設(shè)計(jì)軍方機(jī)密的零件保存在軍方內(nèi)部，而一些處理難度相對較大、具有一定危害性、零件附加值較低且不涉及機(jī)密的零件交由工業(yè)企業(yè)和科研院所進(jìn)行處理。結(jié)合當(dāng)前的數(shù)據(jù)材料可以發(fā)現(xiàn)，各國針對固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的處理方式大多呈現(xiàn)以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）處理技術(shù)智能化。隨著大量人工智能機(jī)器人逐漸走進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域開始生產(chǎn)做工，工業(yè)管理人員也借助著這種趨勢開始使用機(jī)器人作為固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)處理工作的主體，嘗試將處理工作智能化、自動(dòng)化。（2）處理方式確保安全性。采用機(jī)器人以及計(jì)算機(jī)開展固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)退役處理工作，一方面，能極大地提高工作效率，降低工作成本，增加經(jīng)濟(jì)收益；另一方面，實(shí)現(xiàn)處理工作現(xiàn)場無人化，在沒有工作人員處于現(xiàn)場工作的情況下，處理工作的安全性也得到了極大的保障。（3）處理方式呈現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念。近年來，關(guān)于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)報(bào)廢處理工作涉及到的污染問題已經(jīng)受到了廣泛的關(guān)注，不僅不符合工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)保理念，同時(shí)也影響著空氣質(zhì)量及生態(tài)環(huán)境，因此各國出臺(tái)相應(yīng)的法律法規(guī)規(guī)范固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)退役處理工作要確保在無污染、節(jié)能環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行，并加大了對處理工作的監(jiān)督力度。因此，各國相關(guān)部門要充分認(rèn)識(shí)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)退役處理工作有兩面性特點(diǎn)，盲目單一的處理方式，不僅造成了大量財(cái)力物力的浪費(fèi)，也使得生態(tài)環(huán)境受到破壞，一套成熟先進(jìn)的處理技術(shù)不僅能確保不使生態(tài)環(huán)境受到破壞，同時(shí)，精細(xì)化的處理方式也能將處理后發(fā)動(dòng)機(jī)部件進(jìn)行二次利用，最大程度上增加其經(jīng)濟(jì)附加值，進(jìn)一步帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)水平與科技水平的發(fā)展。

3 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)退役處理方法及技術(shù)

3.1 通過機(jī)械化切割分解方式處理

針對危害性較大且處于退役期的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施拆卸，之后采用炸毀以及燒毀的形式處理拆卸下的部件。對于一些體型較大的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)將其拆卸成最小化零件，確保其無發(fā)揮功效，具體而言，可以將其放置在水體內(nèi)，實(shí)時(shí)觀察部件的變化情況，以便于下一階段的處理工作。同時(shí)，也可以借助高壓水清理法，對尺寸較大的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)開展機(jī)械切割，利用旋轉(zhuǎn)水槍將固體推進(jìn)劑中藥柱進(jìn)行切割，碎片脫落后待到固體與液體分離后，廢液就會(huì)自動(dòng)進(jìn)入收集裝置內(nèi)，對含有高能氧化劑的推進(jìn)劑采取冷卻的方式，通過泵將其打入水槍運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行循環(huán)使用，剩余一部分則可以作為工業(yè)炸藥制作流程使用。在處理階段所產(chǎn)生的廢氣經(jīng)過處理后需要排空，剩余的藥渣運(yùn)走后進(jìn)行集中處理。

3.2 通過地面點(diǎn)火熱試車方式處理

這種方式是目前各國針對固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)退役處理工作主要采取的方式之一，在確保火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性穩(wěn)定的情況下，采取這種方式能夠直接有效地收集固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)貯存準(zhǔn)確性的數(shù)據(jù)信息。具體而言，對于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)推進(jìn)劑的參數(shù)開展測試，主要的測試方式是超聲波檢查、工業(yè)檢測以及射線檢測，檢測火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是否存在裂紋、氣孔以及脫黏面，將所得到的參數(shù)進(jìn)行分析對比，如果退役固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)能夠滿足安全性要求，就可以進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)地面點(diǎn)火熱車處理工作，以此獲取固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)自身具備的動(dòng)力數(shù)據(jù)、噴氣速度數(shù)值、比沖參數(shù)以及特征速度等方面信息，再將所得到的信息與原始導(dǎo)彈的彈道設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，最終可以為工業(yè)企業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)工作提供參考，也可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)判。

3.3 固體推進(jìn)劑氧化劑回收再利用技術(shù)

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的推進(jìn)劑作為化學(xué)物質(zhì)，其中富含的多種成分可以進(jìn)行回收再利用，借助相關(guān)技術(shù)提高其經(jīng)濟(jì)附加值。其中，氧化劑作為固體推進(jìn)劑的重要組成部分，一般具備40%左右的高氯酸氨以及黑索金等成分。在具體的回收利用過程中，借助不同針對性萃取試劑，使得液氨以及氫氧化氨等試劑與推進(jìn)劑中的氧化劑發(fā)生反應(yīng)后，給予液氨自身具備較好的溶解性，通過高壓噴射促進(jìn)推進(jìn)劑發(fā)生侵蝕后被溶解，將其中的無極氧化劑通過過濾的方式去除，這一過程中氨需要保持液體狀態(tài)，同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的壓力要高于氨的蒸氣壓，液氨在溶解氧化劑后采取過濾及降壓的方式，使得氧化劑發(fā)生沉淀，最后將取得的氧化劑單獨(dú)分離出來通過化學(xué)分離的方式進(jìn)行氧化劑的回收工作。

3.4 固體推進(jìn)劑金屬鋁粉回收再利用技術(shù)

針對固體助推劑金屬鋁粉的回收方式通常使用黏合劑水溶以及高溫氧化分離萃取氧化劑進(jìn)行分離的方式。具體而言，采取黏合劑進(jìn)行水溶的過程中能夠有效破壞黏合劑體系，但同樣所得到金屬鋁粉劑量也相對較少且常有大量雜質(zhì)；采取高溫氧化分離萃取氧化劑進(jìn)行分離的方式，由于固體推進(jìn)劑中的金屬鋁粉內(nèi)有大多數(shù)為聚合物，借助聚合物氧化的差異性，使其在一定溫度下進(jìn)行加熱，基于金屬鋁粉耐熱性較強(qiáng)的特點(diǎn)，燃燒溫度要控制在400～600℃，這時(shí)這些有機(jī)化合物以及聚合物就會(huì)產(chǎn)生氧化變成二氧化碳，剩余的金屬鋁粉其含量和體積也不會(huì)發(fā)生改變。因此，借助高溫加熱的方式將聚合物氧化處理形成氣體后，使得金屬鋁粉能夠從固體推進(jìn)劑中分離并進(jìn)行回收利用。

4 結(jié)語

總而言之，當(dāng)前世界范圍內(nèi)針對固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)退役處理方式呈現(xiàn)多樣化趨勢，其集中特點(diǎn)在于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)對應(yīng)的處理方式和使用的技術(shù)處于多階段性，負(fù)責(zé)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)處理的組織形式也各具特色，結(jié)合目前有關(guān)數(shù)據(jù)可以看出，針對固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的處理工作已經(jīng)逐漸趨向于智能化、自動(dòng)化的特點(diǎn)，同時(shí)，在保證處理技術(shù)高效穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，最大程度落實(shí)節(jié)能及環(huán)保的發(fā)展理念。相信在未來針對固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的處理方式經(jīng)過相關(guān)部門的努力也會(huì)更加趨于標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化。