固体发动机要做出来是很容易的,但要做好就很难了.
飞到大气层边缘没什么难的,一般气象站用的探空火箭随随便便就能打到几十公里高.一般的防雹火箭或人工降雨火箭达到10来公里也很容易.几百米高度也就是大号烟花的水平而已.
你要造出用于运载火箭甚至洲际导弹的固体火箭发动机来没有举国之力的投入和几十年的研究想都别想.
就说哪点比液体难吧.
首先是控制.
液体火箭最大的优势就是推力好控制,几个阀门就搞定了.但固体火箭仍然是要控制推力的,怎么控制呢?只能是控制燃烧面积,燃烧面积大,推力就大,燃烧面积小,推力就小.因此,为了确保火箭在不同阶段能够产生不同的推力,需要精确设计和制造药柱的形状.连带造成的问题还有点火和关机的问题,运载火箭和弹道导弹上的固体火箭发动机都必须具备在没有烧完之前就停止燃烧的能力.这些都远比液体火箭复杂.
就说RPG吧,你说“不就是一个开了小洞的管子”,但你知不知道,这个洞是通到底的.RPG的整个药柱就是一个管子.燃烧是在管子的内壁,也就是那个洞里面,这个洞越烧越大,燃烧面越来越大,推力越来越大,这就属于典型的增面积燃烧.那么它怎么点火?在药柱的最前面有一个点火药包,它爆炸后产生的高温气体沿着药柱中间的孔喷出来然后点燃燃烧面.
结构与质量比
质量比就是燃料质量和整个火箭质量的总和.火箭并不是做得越大飞得越远,如果燃料相同,10吨的火箭装8吨的燃料和100吨的火箭装80吨的燃料能够达到的末速度其实是一样的.液体火箭一方面比冲比固体火箭高得多,另一方面液体火箭只需要一个相对很小的燃烧室来承受高温高压,而不像固体火箭需要整个箭体来承受高温高压.因此固体火箭提高质量比的需求和难度远远高于液体火箭.而质量比的提高又限制于结构设计水平和材料水平.
对于RPG来说速度本来就不是很快,所以质量比不是很重要,但对于火箭和导弹来说,要想飞得更高更远,就必须极大的提高质量比.质量比提高两三个百分点,导弹的射程可能会成倍的提高.
比冲和稳定性
固体火箭的质量比是有极限的,目前已经提高到90%以上,再提高一个百分点都难于上青天.所以就需要提高比冲.然而高比冲有两个限制,第一是要提高燃烧室压力,提高燃烧室压力就会提高对结构的要求,就会造成质量比下降.第二是高比冲的燃料就是高能量的燃料,它的燃烧过程也就越来越接近于爆炸,但我们又不能真的让燃料失控爆炸.液体燃料是分开储存的,自然不存在失控的问题,而固体燃料可是混合在一起的.所以固体燃料的比冲提高远远比液体燃料困难.因而目前液体燃料的比冲也远远大于固体燃料.影响比冲的还有一个喷管的问题,对于专业机构来说,拉瓦尔喷管是很简单的,但对于业余人士来说也不是那么简单了.
总的来说,固体火箭在速度很慢,射程很短的时候这些技术难度都体现不出来,但是如果我们要发射卫星或者洲际导弹,那么难度就大了去了.业余人士玩的就是那种技术含量不大的固体火箭.
举个例子说,如果火箭的质量比为0.80,比冲为200秒,那么理论上它的末速度可以达到800米每秒,飞行高度可以达到32公里,射程六七十公里,如果质量比提高到0.85,射高和射程都能够提高一倍.但如果质量比提高到0.92,比冲270秒,那么它的末速度就能达到3105米每秒.射高达到500公里以上,射程超过1000公里了.一般人玩的,大概就是前一种的水平,而后一种固体火箭,显然不是一般人玩得出来的.
再问： 固体火箭怎么中途关机？燃料一烧起来还能停吗？难道在里面装灭火装置？ 比冲什么意思？为什么用秒做单位？ 外国发射火箭要申请吗？万一火箭出故障把飞机打下了怎么办？中国能玩吗？
再答： 怎么提前关机我也不知道，这就是技术了。只能说目前固体火箭提前关机是很常见的技术了，固体火箭要保证精确性这项技术是必要的。甚至对一些先进的导弹，还要求能够做到固体火箭的多次关机和多次点火。 比冲是单位质量的燃料燃烧可以产生的冲量。它的标准单位是牛顿.米/千克，但习惯上用千克作为力的单位代替牛顿，所以千克被约掉，单位只剩下秒。它的化学含义相当于燃料所具有的能量，高比冲就意味着高能量。 不过说来惭愧，我上面的计算是有错误的，不过大概的概念没有问题的。几个百分点的质量比和比冲的差距，换算到射程和射高可以相差十倍，没有专业机构的参与，业余人士制造的固体火箭是永远打不到卫星轨道的。 国外的空域管理分为很多种，例如需要批准的，需要报告但不需要批准的，需要备案不需要报告的等等。探空火箭的发射如果在繁忙空域进行，就肯定需要获得批准，如果在人烟稀少，基本没有飞机飞过的区域，只需要报告而不需要批准。 中国个人要玩应该很复杂，目前我们国家的空域还没有开放。一般玩家打到几百米也没什么，但你要打到几公里高的就肯定要报批。
再问： 既然固体火箭技术难度那么高，性能也不如液体火箭为什么还要造？
再答： 对于导弹来说，固体火箭易于存储和运输，不像液体火箭一样容易泄漏和爆炸。因而准备时间相当短。因此固体火箭常用于各种导弹，在主要大国中只有俄罗斯还在发展液体弹道导弹。其他的都逐渐固体化了。 另外，如果需要快速发射卫星，则全固体火箭会比较适合。 固体火箭相对于液体火箭发动机更容易做大，中国的固推早就上200吨了，而120吨的液推才刚刚定型。 还有一点，如果要求不高，则固体火箭其实非常简单。如果你的火箭对比冲没有比较高的要求，而手头恰好有推力适合的固体发动机，那就不需要花钱去研制一款液体发动机，直接用固体就好了。
