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【编者按:本文为头条原创独家首发,请勿抄袭转载】

«——【·前言·】——»

《我和我的父辈》电影中,深刻诠释了一名火药雕刻师工作到底有多危险。在此之前,人们对火药雕刻师并不了解,更不会将其与航空航天联系在一起。

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而事实上,火药雕刻师是航空航天领域最重要的组成部分,他们用专门设计的金属刀具,在高度精密与危险环境下,手工雕刻固体推进剂燃料,确保所有尺寸和公差严格符合设计标准。

可以说,他们的每铲一刀都决定着自己的生命。虽然火药雕刻师如此重要,但有人却发现,似乎美国并不需要火药雕刻师这一职业。那么,火药雕刻究竟有多危险?美国真的不需要火药雕刻师吗?

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«——【·危险的“火药雕刻”·】——»

火箭固体发动机火药的雕刻塑性也称发动机固体燃料微整形。而这种雕刻仍然依赖原始的手工雕刻。固体火箭发动机燃料存储更加方便,能够随时使用,在战略反击上占据很大的主动权。

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实际上,固体燃料形状并不是固体的圆棒,而是一种复杂的几何形状,横截面形状影响着燃烧的时间和推力。固体火箭发动机与炸弹不同,不是一瞬间将所有装药全部烧完,而是以一定的速度、烈度稳定持续燃烧

如果采用粉末状火药,将导致爆炸事故,所以为了保证火箭发射顺利,必须将火药做成固体形态。令装药能在一个表面上燃烧,在制作过程中,要将有内芯的模具放入浇筑地坑内,与混合而成的浆状燃料倒入模具中,浇筑成药柱状,随后将其低温烘烤直到完全固化。

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固化后要立即使用超声波探伤仪对药柱的每一平方毫米进行仔细检查,决不允许出现任何裂纹或细小气泡。一旦出现上述问题将导致发动机因燃烧不均匀而造成发射失败。而火药的雕刻的难度则更大、要求极高,其修复过程更是不可逆的。

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如果刀切速度过快或过慢都容易造成药柱彻底报废。由于整个药柱的化学分子结构异常活跃,对于火药雕刻专家来说,整个工作相当于在炸药包上工作。一个不小心,刀具碰到壳体或摩擦力过大,甚至会导致瞬间爆炸,而这几乎毫无生还的可能。因此,火药雕刻专家几乎是在拿生命工作。

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国内外的火箭推进剂加工无一例外都需要人工辅助,原因在于固体火箭发动机的药柱还要添加一些弹性剂,并要及时去除多余的部分,这一部分工作机械根本无法完成。操作师要先自己做出判断,根据经验技术再翻译给机器。

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然而这一过程耗费的时间和成本是极大的,加上不同尺寸的火箭推进器都属于小批量生产、单件生产。无法为此单独设立一条生产线。

更重要的是,电气设备都会产生静电,而固体燃料对静电、摩擦又非常敏感,只能由高级技师手工完成。从美国曝光的NASA火箭固体燃料修整视频中也能看出,美国也是靠人工用特殊工具进行修整的。

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到目前为止,我国的火药雕刻师从业人员甚至不足20个。他们以精湛的技艺奋斗在第一线,默默无闻、兢兢业业地战斗在鲜为人知的军工生产第一线。为我国的国家安全付出了自己的青春。

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被誉为“雕刻火药大国工匠”的国家高级技师徐立平,已经在这个岗位上兢兢业业干了30余年,而他的工作就是对固体发动机药面进行整形、修补。固体燃料发动机的制造往往需要上千道工序,而其中最重要的工序就是固体发动机燃料药面的整形。

徐立平的工艺水平已经达到了精确地将误差控制在0.2毫米,实际的要求则是0.5毫米。他扎实的功底完全来自成千上万次的练习。

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由于长时间保持固定姿势在封闭的空间内雕刻火药,加上近距离接触有毒性火药,徐立平患有严重的职业病后遗症。甚至身体开始出现变形、头发也脱落了一大半。但徐立平不仅无怨无悔,反而带出了一批技术精湛的徒弟,还发明了近30余种药面整形刀具,其中两项还获得了国家的专利。

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徐立平发明的刀具能够每使用一次就能精确地计算出切削的重量,可实现一次整形到位的效果,显著提升了切削效率。然而这项工作的风险还是太大了,徐立平的一位工友,就曾在雕刻火药时因刀具碰撞到火箭金属外壳而产生了火花,燃料瞬间燃烧,当场牺牲。这项工作无异于在刀尖上行走,一不小心,就将付出生命代价。

«——【·美国无需手动雕刻火箭燃料?·】——»

不仅仅是中国的火箭燃料雕刻工作由人工完成,实际上在美国也是需要的。美国虽然早在上世纪90年代曾经发明了固态燃料火箭雕刻机,但该机械在操作中很有可能在高温、机械碰撞的影响下,导致火药雕刻失败。所以,美国也需要借助人工进行微调。

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但很多人发现,美国其实在某种程度上是不需要过多依赖人工雕刻的。一方面是与美国在火箭燃料技术与3D打印技术方面一直取得了不错的成果,美国国内的火箭工艺公司就曾公开宣布由该公司生产的混合火箭发动机药柱3D打印技术取得了突破性的成果,并获得了美国的专利。

这项工艺技术成为混合火箭发动机设计与制造的完美结合,在安全操作上更有保证,只需要使用两个移动部件即可制造出安全性好、成本低的运载器。除此之外,美国太空公司更愿意使用液体燃料火箭。

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液体燃料火箭可实现推进剂的节流,在飞行中可以不断调整燃料流量,液体燃料也更适合不同阶段的飞行需求。

同时,液体燃料火箭还有重新开启或关闭的能力,可随时调整火的大小,对关火、点火进行有效的控制。而美国青睐液体燃料火箭的主要原因是他们追求的是重用性,但这在军事用途中却并不实用。

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而固体燃料火箭只需要在点火后即可保证燃烧的稳定性,适用于弹道导弹中。关于美国为何不那么重视火药雕刻师的问题,还有人猜测是因为他们可以通过机器化生产与自动化工艺,美国可以更高效地制备火箭燃料,减少人力成本与时间成本。

并且火药雕刻师需要非常高的技术水平和经验积累,或许这种专业人才在美国相对稀缺。

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«——【·固体燃料战略地位重要·】——»

那么,是否美国不重视火药雕刻师就意味着固体燃料不重要呢?

答案自然是否定的。与固体燃料相比,液体燃料火箭无需人工雕刻火药,中国始终坚持发展固体燃料火箭技术的最重要的原因就在于它独特的军事应用前景。固体燃料火箭准备时间短、反应迅速且能长期保存,这也是液体燃料火箭无法比拟的优势。

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固体燃料火箭的价值体现在小卫星、超轻型火箭中,由于这类火箭的体积、容积相对较小,而固体燃料结构则相对紧凑,因此可将其应用到这类火箭的发射上。

我国为了进一步扩大固体技术应用范围,还成功研制了长箭快舟系列小型运载火箭。快舟火箭高度模块化设计,可与不同型号的固体助推器相互配合,完成各种各样的使命。不仅如此,固体燃料在现代化的战争中也有着很强的应用性。

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对于现代化战争来说,导弹扮演了重要的角色,导弹技术的提升使其成为一项极具威慑力的武器,具备远程打击、定点打击的能力,同时还具备高精度、多弹头选择的特点。

在防空反导、海上防御等方面都有着发挥着重要的作用。虽然液体燃料在某些方面更加灵活,但固体燃料的优势则更为明显,尤其作为导弹推进剂在军事应用场景中更是发挥了无可替代的作用。

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固体燃料导弹响应速度极快,无需在发射前期进行燃料加注便能迅速启动,可应用在快速机动战术场景中。固体燃料导弹设计也较为简单,有利于后期的维护与管理。同时在运输与存储方面相对稳定,无需对燃料进行特殊化处理,提升了部署的便捷性。

军事战略与战术层面,固体燃料导弹对提升导弹整体多样性也有着重要的意义。所以对于固体燃料来说,依然具备战略性意义。

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«——【·尾声·】——»

所以,无论是中国还是美国在火箭与导弹领域,手工制造固体燃料依然十分重要,火药雕刻技术也直接决定了一个国家武器装备的国防实力。哪怕在先进的科学技术,依然无法在短期内取代人工制造的精度。

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默默在航天领域钻研火药雕刻技术的大国工匠几十年如一日的奋斗在火药雕刻岗位上,是以自己的方式守护国家的安全。他们永远值得人们的尊重,也将是所有中国人的骄傲。

也相信在不久的将来,我国将在3D打印精确制造技术上有所突破,能够实现自动化药柱加工。火药雕刻师这个职业或许有一天能真正成为历史,真正保护这些科研人员的生命免受威胁。

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