固体火箭发动机退役处理方法及技术方式探讨

罗庆华

（北京动力机械研究所，北京 100074）

当前，针对处于退役期和报废的固体火箭发动机的处理工作正成为摆在各国国防部门面前的共同任务，各国在开展针对这类老旧型号的固体火箭发动机退役处理的同时，也在积极探讨制定一套较为安全且实现军事经济效益最大化的处理技术。但是，基于固体火箭发动机退役处理工作关系到军事经济、国家安全、生态环保以及军品机密等多重因素且处理工作流程较为复杂的特点，所以针对固体火箭发动机的处理工作需要相关部门谨慎对待，积极探讨出相对优化的处理办法。

1 固体火箭发动机装置的基本概述

固体火箭发动机的设计原理属于化学领域范畴，将固态的工质及能源当作推进剂。常见的固体推进剂其组成材料一般为聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚以及聚氨酯等成分。推进剂点燃后在燃烧室进行充分燃烧，释放出高压高温的燃气，将化学能转变成热能；释放出来的燃气在喷管内迅速膨胀，使得热能转变为动能，以此形成较大的推力，使得导弹进行发射工作。固体火箭发动机通过固体推进剂、点火设备、喷管零件以及壳体组成，其性能主要取决于固体推进剂的配方比例、喷管组成材料以及壳体的制造工艺。壳体主要作为推进剂混合物燃烧的燃烧室，喷管则负责将燃气转化为推力，点火设备当接收到点火指令后关掉安全保险同时点燃火药，借助高温使得在壳体内的推进剂充分燃烧。通常情况下，固体火箭发动机设备的使用途径大多都是安装在探空火箭、导弹以及火箭弹，同时，也可以用于助力飞机起飞和航天器发射。可以说，固体火箭发动机的制作工艺以及制作材料能够直接体现一个国家当前的科技水平。

2 固体火箭发动机退役处理的发展趋势

当前，各国主要负责固体火箭发动机退役处理工作的组织一般可以分为两种：一种是与设计工业的企业和一些科研院所进行签约；另一种则是国内军方组织内部进行处理。可以看到的是随着处理技术不断升级，有关固体火箭发动机的处理工作已经逐渐演变为工业企业和军方合作的方式共同开展。尽管各国的处理方式呈多样化发展，但中心思想仍然是针对固体火箭发动机内部较好处理、零件附加值高以及一些设计军方机密的零件保存在军方内部，而一些处理难度相对较大、具有一定危害性、零件附加值较低且不涉及机密的零件交由工业企业和科研院所进行处理。结合当前的数据材料可以发现，各国针对固体火箭发动机的处理方式大多呈现以下几个特点：（1）处理技术智能化。随着大量人工智能机器人逐渐走进工业领域开始生产做工，工业管理人员也借助着这种趋势开始使用机器人作为固体火箭发动机处理工作的主体，尝试将处理工作智能化、自动化。（2）处理方式确保安全性。采用机器人以及计算机开展固体火箭发动机退役处理工作，一方面，能极大地提高工作效率，降低工作成本，增加经济收益；另一方面，实现处理工作现场无人化，在没有工作人员处于现场工作的情况下，处理工作的安全性也得到了极大的保障。（3）处理方式呈现节能环保的发展理念。近年来，关于固体火箭发动机报废处理工作涉及到的污染问题已经受到了广泛的关注，不仅不符合工业生产的环保理念，同时也影响着空气质量及生态环境，因此各国出台相应的法律法规规范固体火箭发动机退役处理工作要确保在无污染、节能环保的标准下进行，并加大了对处理工作的监督力度。因此，各国相关部门要充分认识固体火箭发动机退役处理工作有两面性特点，盲目单一的处理方式，不仅造成了大量财力物力的浪费，也使得生态环境受到破坏，一套成熟先进的处理技术不仅能确保不使生态环境受到破坏，同时，精细化的处理方式也能将处理后发动机部件进行二次利用，最大程度上增加其经济附加值，进一步带动经济水平与科技水平的发展。

3 固体火箭发动机退役处理方法及技术

3.1 通过机械化切割分解方式处理

针对危害性较大且处于退役期的固体火箭发动机实施拆卸，之后采用炸毁以及烧毁的形式处理拆卸下的部件。对于一些体型较大的火箭发动机将其拆卸成最小化零件，确保其无发挥功效，具体而言，可以将其放置在水体内，实时观察部件的变化情况，以便于下一阶段的处理工作。同时，也可以借助高压水清理法，对尺寸较大的固体火箭发动机开展机械切割，利用旋转水枪将固体推进剂中药柱进行切割，碎片脱落后待到固体与液体分离后，废液就会自动进入收集装置内，对含有高能氧化剂的推进剂采取冷却的方式，通过泵将其打入水枪运动中进行循环使用，剩余一部分则可以作为工业炸药制作流程使用。在处理阶段所产生的废气经过处理后需要排空，剩余的药渣运走后进行集中处理。

3.2 通过地面点火热试车方式处理

这种方式是目前各国针对固体火箭发动机退役处理工作主要采取的方式之一，在确保火箭发动机的安全性稳定的情况下，采取这种方式能够直接有效地收集固体火箭发动机贮存准确性的数据信息。具体而言，对于固体火箭发动机内推进剂的参数开展测试，主要的测试方式是超声波检查、工业检测以及射线检测，检测火箭发动机是否存在裂纹、气孔以及脱黏面，将所得到的参数进行分析对比，如果退役固体火箭发动机能够满足安全性要求，就可以进行发动机地面点火热车处理工作，以此获取固体火箭发动机自身具备的动力数据、喷气速度数值、比冲参数以及特征速度等方面信息，再将所得到的信息与原始导弹的弹道设计数据进行比较，最终可以为工业企业进行设计研发工作提供参考，也可以作为发动机的使用寿命进行精准预判。

3.3 固体推进剂氧化剂回收再利用技术

固体火箭发动机内部的推进剂作为化学物质，其中富含的多种成分可以进行回收再利用，借助相关技术提高其经济附加值。其中，氧化剂作为固体推进剂的重要组成部分，一般具备40%左右的高氯酸氨以及黑索金等成分。在具体的回收利用过程中，借助不同针对性萃取试剂，使得液氨以及氢氧化氨等试剂与推进剂中的氧化剂发生反应后，给予液氨自身具备较好的溶解性，通过高压喷射促进推进剂发生侵蚀后被溶解，将其中的无极氧化剂通过过滤的方式去除，这一过程中氨需要保持液体状态，同时，发动机内部的压力要高于氨的蒸气压，液氨在溶解氧化剂后采取过滤及降压的方式，使得氧化剂发生沉淀，最后将取得的氧化剂单独分离出来通过化学分离的方式进行氧化剂的回收工作。

3.4 固体推进剂金属铝粉回收再利用技术

针对固体助推剂金属铝粉的回收方式通常使用黏合剂水溶以及高温氧化分离萃取氧化剂进行分离的方式。具体而言，采取黏合剂进行水溶的过程中能够有效破坏黏合剂体系，但同样所得到金属铝粉剂量也相对较少且常有大量杂质；采取高温氧化分离萃取氧化剂进行分离的方式，由于固体推进剂中的金属铝粉内有大多数为聚合物，借助聚合物氧化的差异性，使其在一定温度下进行加热，基于金属铝粉耐热性较强的特点，燃烧温度要控制在400～600℃，这时这些有机化合物以及聚合物就会产生氧化变成二氧化碳，剩余的金属铝粉其含量和体积也不会发生改变。因此，借助高温加热的方式将聚合物氧化处理形成气体后，使得金属铝粉能够从固体推进剂中分离并进行回收利用。

4 结语

总而言之，当前世界范围内针对固体火箭发动机退役处理方式呈现多样化趋势，其集中特点在于固体火箭发动机对应的处理方式和使用的技术处于多阶段性，负责固体火箭发动机处理的组织形式也各具特色，结合目前有关数据可以看出，针对固体火箭发动机的处理工作已经逐渐趋向于智能化、自动化的特点，同时，在保证处理技术高效稳定的基础上，最大程度落实节能及环保的发展理念。相信在未来针对固体火箭发动机的处理方式经过相关部门的努力也会更加趋于标准化、规模化。