航空航天相關(guān)的技術(shù)，一般都直接跟高精尖三個(gè)字掛鉤。火箭固體發(fā)動(dòng)機(jī)的制作，當(dāng)然也應(yīng)該配備頂尖的制作工藝。可事實(shí)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(shù)也沒那么高精尖嘛。有這樣的想法，說明你對(duì)固體發(fā)動(dòng)機(jī)了解不深。固體發(fā)動(dòng)機(jī)的人工雕刻，其實(shí)就是發(fā)動(dòng)機(jī)固體燃料的微整形。

固體發(fā)動(dòng)機(jī)里的手工雕刻

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)跟液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃料成分很不一樣。顧名思義，液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒劑和氧化劑都是液體形態(tài)，所以沒有塑性方面的需要。但是它的儲(chǔ)存條件，決定了它不能常駐在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中。

一旦需要緊急發(fā)射火箭，光是加注這種液態(tài)燃料，都需要幾十分鐘。固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，則方便儲(chǔ)存，可以隨時(shí)拿出來發(fā)射，在戰(zhàn)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(shù)，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(fù)雜的幾何形狀。截面形狀不同，燃燒的時(shí)間、快慢、瞬時(shí)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(zhǔn)，必須經(jīng)過精密的測(cè)算設(shè)計(jì)和制作。要制作固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，首先要把一個(gè)帶有內(nèi)芯的模具，吊裝進(jìn)澆筑地坑當(dāng)中，再將已經(jīng)混合好的漿狀燃料，倒入模具當(dāng)中。

這個(gè)程序有點(diǎn)像蛋糕店，把面粉、巧克力粉、砂糖、奶油混合后，再倒進(jìn)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(shí)間，讓漿狀物形成擠壓，將澆筑過程中帶進(jìn)的空氣擠出去。藥柱澆鑄完成、靜置排氣后，要進(jìn)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(huì)讓藥柱內(nèi)外固化不均勻，產(chǎn)生細(xì)微的拉裂裂紋。

必須要50的低溫，才能讓藥柱內(nèi)外受熱均勻，在同一時(shí)間固化。然而澆筑這個(gè)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(nèi)芯后，遠(yuǎn)達(dá)不到精確的設(shè)計(jì)尺寸要求，會(huì)產(chǎn)生類似金屬鑄造那樣的毛刺，并且藥柱凝固過程中，還會(huì)產(chǎn)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(jìn)行補(bǔ)充澆筑，所以藥柱在經(jīng)過澆筑和烘烤后，最好還要有余量。

不能完全按照設(shè)計(jì)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(gè)0.01米就是余量。等推進(jìn)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(jìn)劑的要求更高。

要使用超聲波探傷儀和放大鏡，對(duì)藥柱的每一平方毫米進(jìn)行仔細(xì)檢查，不能放過任何一道細(xì)微的裂紋 一個(gè)細(xì)小的氣泡。否則極可能導(dǎo)致火箭發(fā)射時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不均勻而發(fā)射失敗。

然而給火箭推進(jìn)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(fù)的不可逆過程。一刀切下去稍有不慎就會(huì)造成過深的劃痕，這樣整個(gè)藥柱就算徹底報(bào)廢了。

謹(jǐn)慎雕刻的大國工匠——徐立平

更加危險(xiǎn)的是它化學(xué)分子結(jié)構(gòu)異常活躍，整形操作時(shí)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(fā)生靜電放電，就會(huì)瞬間引起燃燒甚至爆炸。

一個(gè)火柴盒大小體積的燃料燃燒，就能產(chǎn)生上千的高溫，還沒有任何方法可以滅火。產(chǎn)生的氣體，通常也有一定毒性和腐蝕性。那么假如重達(dá)幾十、上百噸的燃料柱被點(diǎn)燃，興許整個(gè)廠房都保不住，還會(huì)造成巨大的人員傷亡。

被譽(yù)為“雕刻的大國工匠”的國家高級(jí)技師——徐立平，就曾有一名工友在雕刻時(shí)，因?yàn)榈毒吲鲎驳交鸺饘偻鈿ぎa(chǎn)生火花，導(dǎo)致燃料燃燒，當(dāng)場(chǎng)犧牲。既然人工操作這么危險(xiǎn)，全機(jī)械操作可不可以呢？

很遺憾，國內(nèi)外的火箭推進(jìn)劑加工，基本都離不開人工。首先就是固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的藥柱不是干硬狀的，它要在配方當(dāng)中加入一些彈性劑，目的就是防止在自然環(huán)境下干裂。

國外火箭固體燃料雕刻現(xiàn)場(chǎng)

既然是有彈性就會(huì)有韌性，就要去除它多余的部分，除去危險(xiǎn)性的考慮。在人看來這是一個(gè)不太難的動(dòng)作，但是讓機(jī)器來做非常非常難。操作師自己做出判斷和操作的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，翻譯給機(jī)器。

就是多次的識(shí)別、測(cè)量、匹配和分析，開發(fā)這樣一套系統(tǒng)的成本，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一個(gè)熟練的技工。要是這樣一套系統(tǒng)，可以重復(fù)多次使用也就罷。但是不同尺寸的火箭推進(jìn)器，都屬于小批量或單件生產(chǎn)。

像中國2018年一整年，就只發(fā)射了34枚火箭。雖然這34枚火箭，讓中國成為了2018年發(fā)射火箭最多的國家，但是還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以為此專門設(shè)立一條生產(chǎn)線，更何況這其中也不全是固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。

小批量訂制專用加工設(shè)備，成本實(shí)在太高了，而且凡是電器設(shè)備，都會(huì)產(chǎn)生靜電。固體燃料恰恰對(duì)靜電、摩擦、火花都非常敏感，所以必須要高級(jí)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(jìn)行修整的。

雖然雕刻師這么重要，但是他仍然是一個(gè)不折不扣的小眾冷門職業(yè)。工作總量小、技術(shù)要求極高、工作危險(xiǎn)性極高。整個(gè)中國的從業(yè)人員，也不超過20個(gè)。

他們以精湛的技藝、超人的膽量，無私奉獻(xiàn)的報(bào)國熱情，默默無聞地戰(zhàn)斗在鮮為人知的軍工生產(chǎn)第一線，助力一代代的大國重器騰空而起，為保衛(wèi)我國的國家安全和戰(zhàn)略利益，做出了突出貢獻(xiàn)。

徐立平及其團(tuán)隊(duì)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(nèi)，毫厘不差一刀到位的絕技令人嘆為觀止。

精準(zhǔn)的刀工

可是為了練就這身本領(lǐng)，徐立平也付出了常人難以承受的巨大努力和代價(jià)。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(shí)候還需要把整個(gè)身體都鉆進(jìn)藥柱里面進(jìn)行作業(yè)，其風(fēng)險(xiǎn)性是不言而喻的。一旦出現(xiàn)哪怕是一點(diǎn)點(diǎn)細(xì)微的失誤，威力強(qiáng)大的瞬間就可以把人燒成灰燼，連逃命的機(jī)會(huì)都沒有。

由于保持固定的姿勢(shì)長(zhǎng)期在封閉空間雕刻，近距離地接觸有毒性的，徐立平患有嚴(yán)重的職業(yè)病后遺癥。身體出現(xiàn)畸形，頭發(fā)也脫落了大半，但是依然無怨無悔堅(jiān)守崗位將近30年，并帶出了一批技術(shù)精湛的徒弟，讓我國的雕刻事業(yè)后繼有人。

讓從事這個(gè)職業(yè)的工作人員，長(zhǎng)期命懸一線，顯然不是一個(gè)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(shù)為基礎(chǔ)的，自動(dòng)化藥柱加工工藝。雕刻師這個(gè)職業(yè)，有望在不久的將來，真正成為歷史，至少在固體火箭推進(jìn)劑的制作中，不會(huì)再有人必須要在國家和性命之間做出抉擇了。