自制固體火箭教程;如何自制固體火箭發動機
航空航天相關的技術，一般都直接跟高精尖三個字掛鉤。火箭固體發動機的制作，當然也應該配備頂尖的制作工藝。可事實卻是，這種的雕刻塑性，還在用最原始的手工雕刻。
還需要雕刻？而且還是人工？看來航空航天技術也沒那么高精尖嘛。有這樣的想法，說明你對固體發動機了解不深。固體發動機的人工雕刻，其實就是發動機固體燃料的微整形。
固體發動機里的手工雕刻
固體火箭發動機跟液體火箭發動機燃料成分很不一樣。顧名思義，液體火箭發動機的燃燒劑和氧化劑都是液體形態，所以沒有塑性方面的需要。但是它的儲存條件，決定了它不能常駐在火箭發動機中。
一旦需要緊急發射火箭，光是加注這種液態燃料，都需要幾十分鐘。固體火箭發動機燃料，則方便儲存，可以隨時拿出來發射，在戰略反擊方面有很大的意義。
但是固體燃料的形狀，并不像大家想象的那樣只是一根圓棒。它的燃燒參數，是靠燃料截面形狀去控制的，而是有著星形、雪花晶體形等等復雜的幾何形狀。截面形狀不同，燃燒的時間、快慢、瞬時推力都是不一樣的。
星形截面的固體燃料
所以火箭要想打得精準，必須經過精密的測算設計和制作。要制作固體火箭發動機燃料，首先要把一個帶有內芯的模具，吊裝進澆筑地坑當中，再將已經混合好的漿狀燃料，倒入模具當中。
這個程序有點像蛋糕店，把面粉、巧克力粉、砂糖、奶油混合后，再倒進蛋糕模具的樣子。不過固體燃料的“漿狀物”攪拌，不能像做蛋糕那樣隨意攪拌。
澆筑完成后要靜置一段時間，讓漿狀物形成擠壓，將澆筑過程中帶進的空氣擠出去。藥柱澆鑄完成、靜置排氣后，要進入到低溫烘烤使其固化。溫度太高容易引起藥柱自燃，并且烘烤溫度太高會讓藥柱內外固化不均勻，產生細微的拉裂裂紋。
必須要50的低溫，才能讓藥柱內外受熱均勻，在同一時間固化。然而澆筑這個工藝本身，就具有一定的缺陷，依賴自流平性。最終的澆注面，無論是形貌還是尺寸，都不可能控制得非常精確。
澆筑靜置后的固體燃料
所以藥柱在烘烤和脫內芯后，遠達不到精確的設計尺寸要求，會產生類似金屬鑄造那樣的毛刺，并且藥柱凝固過程中，還會產生一定的收縮。而固體燃料要求的一體化程度非常高，不允許再次進行補充澆筑，所以藥柱在經過澆筑和烘烤后，最好還要有余量。
不能完全按照設計的尺寸去鑄造，比如說藥柱直徑是2米，鑄造后毛坯可能就是2.01米，多的這個0.01米就是余量。等推進劑固化成型后，再切去多余部分和殘留的毛刺，這跟金屬鑄造的毛坯件需要精加工一樣，只是火箭推進劑的要求更高。
要使用超聲波探傷儀和放大鏡，對藥柱的每一平方毫米進行仔細檢查，不能放過任何一道細微的裂紋 一個細小的氣泡。否則極可能導致火箭發射時，由于發動機燃燒不均勻而發射失敗。
然而給火箭推進劑修型，并沒有說起來這樣輕松寫意，雕刻加工的難度非常大，屬于無法修復的不可逆過程。一刀切下去稍有不慎就會造成過深的劃痕，這樣整個藥柱就算徹底報廢了。
謹慎雕刻的大國工匠——徐立平
更加危險的是它化學分子結構異常活躍，整形操作時操作人員就像躺在包上，一旦刀具不小心碰到殼體或摩擦力過大發生靜電放電，就會瞬間引起燃燒甚至爆炸。
一個火柴盒大小體積的燃料燃燒，就能產生上千的高溫，還沒有任何方法可以滅火。產生的氣體，通常也有一定毒性和腐蝕性。那么假如重達幾十、上百噸的燃料柱被點燃，興許整個廠房都保不住，還會造成巨大的人員傷亡。
被譽為“雕刻的大國工匠”的國家高級技師——徐立平，就曾有一名工友在雕刻時，因為刀具碰撞到火箭金屬外殼產生火花，導致燃料燃燒，當場犧牲。既然人工操作這么危險，全機械操作可不可以呢？
很遺憾，國內外的火箭推進劑加工，基本都離不開人工。首先就是固體火箭發動機的藥柱不是干硬狀的，它要在配方當中加入一些彈性劑，目的就是防止在自然環境下干裂。
國外火箭固體燃料雕刻現場
既然是有彈性就會有韌性，就要去除它多余的部分，除去危險性的考慮。在人看來這是一個不太難的動作，但是讓機器來做非常非常難。操作師自己做出判斷和操作的經驗和技術，翻譯給機器。
就是多次的識別、測量、匹配和分析，開發這樣一套系統的成本，要遠遠高于一個熟練的技工。要是這樣一套系統，可以重復多次使用也就罷。但是不同尺寸的火箭推進器，都屬于小批量或單件生產。
像中國2018年一整年，就只發射了34枚火箭。雖然這34枚火箭，讓中國成為了2018年發射火箭最多的國家，但是還是遠遠不足以為此專門設立一條生產線，更何況這其中也不全是固體火箭發動機。
小批量訂制專用加工設備，成本實在太高了，而且凡是電器設備，都會產生靜電。固體燃料恰恰對靜電、摩擦、火花都非常敏感，所以必須要高級技師手工修型才行。從NASA火箭固體燃料修整的視頻來看，他們也是靠人用特殊工具進行修整的。
雖然雕刻師這么重要，但是他仍然是一個不折不扣的小眾冷門職業。工作總量小、技術要求極高、工作危險性極高。整個中國的從業人員，也不超過20個。
他們以精湛的技藝、超人的膽量，無私奉獻的報國熱情，默默無聞地戰斗在鮮為人知的軍工生產第一線，助力一代代的大國重器騰空而起，為保衛我國的國家安全和戰略利益，做出了突出貢獻。
徐立平及其團隊成員
前面提到的徐立平，就是其中不得不提的杰出代表之一。0.5毫米是藥柱的藥面精度所允許的最大誤差，而徐立平雕刻的精度卻可以控制0.2毫米以內，毫厘不差一刀到位的絕技令人嘆為觀止。
精準的刀工
可是為了練就這身本領，徐立平也付出了常人難以承受的巨大努力和代價。從1987年參加工作以來，徐立平夜以繼日地苦練刀功和手感，光是用壞的刀具就超過30把。
有時候還需要把整個身體都鉆進藥柱里面進行作業，其風險性是不言而喻的。一旦出現哪怕是一點點細微的失誤，威力強大的瞬間就可以把人燒成灰燼，連逃命的機會都沒有。
由于保持固定的姿勢長期在封閉空間雕刻，近距離地接觸有毒性的，徐立平患有嚴重的職業病后遺癥。身體出現畸形，頭發也脫落了大半，但是依然無怨無悔堅守崗位將近30年，并帶出了一批技術精湛的徒弟，讓我國的雕刻事業后繼有人。
讓從事這個職業的工作人員，長期命懸一線，顯然不是一個正確的選擇。所以我國正在加緊研究，以3D打印精確制造技術為基礎的，自動化藥柱加工工藝。雕刻師這個職業，有望在不久的將來，真正成為歷史，至少在固體火箭推進劑的制作中，不會再有人必須要在國家和性命之間做出抉擇了。
