美空军副部长：开发新型火箭推进系统维持美军作战优势

点击：作者：郭娟娟来源：防务视点发布时间:2015-06-01 15:55:03

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蓝色起源公司的BE-4发动机

　　本文是美空军副部长（采购）兼空军服务采购执行官威廉·拉普朗特在2015年3月17日举行的美国众议院军事委员会战略力量小组委员会“确保可靠的空间进入能力”听证会上的证词。威廉·拉普朗特的证词是关于空军不再使用俄制RD-180火箭发动机的策略，以及将来不断增强美制火箭发动机竞争力的计划。军用卫星是过去30多年间影响美国作战能力的关键因素之一。“渐进一次性运载火箭”（EELV）是把军用卫星送入预定轨道使其长期维持美军作战优势的关键部分。EELV项目成功发射80次，为美国军事行动的各个方面提供支持。

拉普朗特称，美空军完全支持不再使用俄制RD-180火箭发动机，但　　这需要突破重大技术挑战才能得以实现。简单地以一款新型发动机替代RD-180并非是解决问题的答案。从过去数十年研制开发火箭的经验中可知，火箭发动机及其相应的运载火箭需同步设计。从根本上来讲，火箭建造以发动机为基础，需突破的技术挑战包括：火箭飞行过程中导致整个运载火箭产生波痕的发动机振荡；确保火箭结构足以承受上述波痕和热负荷而不产生裂痕；依据发动机的性能特征，优化燃料储存和流动；确保高性能发动机燃烧稳定性。

　　更具挑战性的问题是，在当前供应商提供的最具成本竞争力运载火箭有限的情况下，空军还需最大限度地提升火箭的竞争力。因此，问题的实质是：美国作为一个国家应如何最有效地使用应对上述挑战所需的资源。

　　限制性规定

　　鉴于乌克兰事态的演变，2015财年《国防授权法案》（NDAA）禁止使用俄制RD-180火箭发动机，并进一步要求国防部在2019年之前推出美制火箭推进系统。

拉普朗特认为，空军支持尽快停止使用RD-180的决定，但2019年前推出火箭推进系统的要求过于激进。按照之前的经验，研制一款新型发动机需6～8年时间，且将发动机装配于火箭还需2年时间。另外，《国防授权法案》中禁止国防部授予或更新使用俄制发动机合同的要求，以及限制火箭发动机的市场竞争法令，再　　加上联合发射联盟（ULA）做出淘汰“德尔塔”-4中型运载火箭的最新决定，导致空军将无法满足一直以来遵循的确保可靠进入空间的政策要求（空间政策要求为每颗卫星的发射做好两手准备，即两家公司提供的两种发射方案）。

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俄制RD-180火箭发动机

　　四步走的转型战略

　　空军正在制定四步走的转型战略，以实现两个或两个以上美国国内、有商业竞争力的火箭发射供应商完成国家安全空间（NSS）全部发射任务的目标。且2015财年《国防授权法案》增加2.2亿美元用于开发新型火箭推进系统，以取代RD-180发动机。

　　第一步是达到火箭推进系统最具挑战性和风险性的多个方面要求的技术成熟度，并完成风险降低项目。该部分已经起步，2014财年和2015财年资金用于加快美国家航空航天局（NASA）“高级推进器工程展示和风险降低”项目以及空军研究实验室的碳氢化合物推进项目。这些项目产生的成熟技术意在加快火箭推进系统的早期研发并降低风险，技术还将与工业界共享。空军方面将通过第一步减少最急需解决的挑战带来的风险，即减少高性能发动机燃烧不稳定性。火箭发动机在美国尚未充分研发，试验和操作过程中可能爆炸，并摧毁关键试验基础设施。空军方面计划面向广泛领域发布公告，寻求工业界和学术界支持开发多个软件工具，为发动机燃烧稳定性建模、改进耐热涂层和燃料喷射组件。所获成果也将与工业界最大限度共享。

　　第二步是2015年春季与工业界通过联合投资战略，共同制定火箭推进系统方案。启动该方案将使用2015财年剩余资金。基于开展的市场调研和信息征询，空军方面已制定出依赖于未来火箭发动机成熟水平的公私合作战略。为最大限度地运用到实践中，联合投资研发的火箭推进系统，将向所有使用其发射系统的发射服务供应商开放。

　　第三步是空军利用2016财年资金，投资工业界在第二步战略中由火箭发动机研发项目所生成的发射方案。目标是推出由美制推进系统驱动的发射系统。第三步的目标是形成两个或两个以上满足NSS需求且可进行商业卫星发射的美国国内、有商业竞争力的发射系统。第二步和第三步研发过程中，空军将对可应用的火箭推进系统和发射系统进行认证。

　　第四步预计将在2020～2024年间进行，空军方面将开展全面公开的发射服务竞标。中标的公司将先使用现有系统，而后过渡到得到充分认证的新系统。