作者黄湘红 段跃初

火箭飞船的制造历史悠久，经历了从古代到现代的漫长发展过程。古代中国早在公元 969 年便发明了火药，北宋军官岳义方、冯继升造出了世界上第一个以火药为动力的飞行兵器——火箭。这种火箭由箭身和药筒组成，药筒用竹、厚纸制成，内充火药，前端封死，后端引出导火绳，点燃后，火药燃烧产生的气体向后喷出，以气体的反作用力把火箭推向前，飞行中杀伤敌兵。

13 世纪中叶，蒙古人西征，火箭技术随之传入欧洲及世界其他地区。到了这一时期，德意志的艾伯特斯·麦格诺才在欧洲首次记述了关于制作火箭的技术。1379 年意大利的帕多亚之战欧洲人第一次使用火箭兵器。

20 世纪初，现代航天之父俄国著名科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基最先论证了使用火箭进行星际交通、制造人造地球卫星和近地轨道站的可能性，指出发展宇航和制造火箭的合理途径，找到了火箭和液体发动机结构的一系列重要工程技术解决方案。美国著名火箭专家罗伯特·哈金斯·戈达德则把航天理论与火箭技术相结合，他指出了火箭必须具有每秒 7.9 公里的速度才能克服地球引力。戈达德从 1921 年开始研制液体火箭，于 1926 年 3 月 16 日进行了人类首次液体火箭飞行试验并获得成功，这使得他成为液体火箭的实际发明人。

1932 年他首次用陀螺控制的燃气舵操纵火箭的飞行，1935 年他试验的火箭以超声速飞行，最大射程约 20 公里。1942 年 10 月 3 日，在韦恩赫·冯·布劳恩博士带领德国人首次成功发射了人类历史第一枚弹道导弹——V2。V2 火箭是人类第一种超声速火箭，为现代航天运载火箭和远程导弹的先驱。V-2 是单级液体火箭，全长 14 米，质量为 13 吨，箭体直径 1.65 米，最大射程 320 公里，发动机熄火高度 96 公里，飞行时间约 320 秒，命中精度圆公算偏差 5 公里，有效载荷约 1 吨。V2 火箭是人类拥有的第一件向地球引力挑战的工具，成为航天技术发展史上的一个重要里程碑。

二战德国战败后，V2 火箭的技术，成为了苏联和美国航天技术研发的基础参考。此后，各国在航天领域不断取得重大突破。

中国的火箭飞船制造历史同样源远流长。1956 年 2 月，中国著名科学家钱学森向中央提出了《建立中国国防航空工业的意见》。1956 年 4 月，中华人民共和国航空工业委员会成立，着手统一领导中国的航空和火箭事业，航空工业委员会的成立标志着新中国的航天事业创业的开始。此后，中国在航天领域不断取得辉煌成就。

火箭飞船的制造通常会使用多种高性能材料，以满足其在极端条件下的工作需求。首先是高强度的金属材料，如钛合金和铝合金。钛合金具有高强度、耐高温和耐腐蚀性，能够承受巨大的压力和高温环境；铝合金则在保证强度的同时，具有较轻的重量。碳纤维复合材料也是常用材料之一，其具有高强度、高刚度和轻质的特点，有助于减轻火箭飞船的整体重量。高温合金在火箭发动机等高温部件中被广泛应用，能够在高温下保持良好的机械性能。此外，还有各种特种陶瓷材料用于耐高温的部件，如隔热瓦等。在制造火箭飞船时，会根据不同部位的功能和工作环境要求，选择合适的材料或材料组合，以确保火箭飞船的可靠性、性能和安全性。

火箭飞船的制造需要多种技术和工艺，以下是一些关键的方面：设计和工程技术包括总体设计、结构设计、动力系统设计、控制系统设计等，以确保火箭飞船的性能、可靠性和安全性。材料科学与加工涉及高强度金属材料（如钛合金、铝合金）的加工，以及碳纤维复合材料、特种陶瓷等的制造和应用。数控铣切采用数控铣切工艺加工火箭外壳的网格壁板，能保证壁厚均匀、尺寸精确并减小余重，从而增加有效载荷，但需大型数控铣床和高平直度的板材。焊接技术在火箭箭体的非密封舱体一般采用铆接，而贮箱、气瓶和导管等有严格耐压和密封要求的部、组件通常采用各种氩弧焊、接触点焊和滚焊等焊接方式。电子束焊适用于膜盒组件和钛合金气瓶等精密构件和难焊材料的焊接。复合材料工艺通过缠绕、铺层或模压等成形工艺，用高硅氧、碳和尼龙等纤维或其织物与各种树脂复合，制造承力构件和耐高温构件。泡沫塑料复合结构具有比重小和良好的隔热效果，金属或非金属蜂窝夹层结构可用作舱体、舱口盖和整流罩等。发动机制造方面，液体火箭发动机的制造需要高精度的加工和装配技术，确保发动机的性能和可靠性。包括涡轮泵、燃烧室、喷管等部件的制造和测试。总装技术将各个部段、系统的设备、仪器、活门、附件、电缆、导管等进行精确装配和连接，同时要考虑系统的兼容性和可维护性。检测和测试技术对火箭飞船的各个部件和系统进行全面的检测和测试，包括机械性能测试、电气性能测试、压力测试、气密检漏等。虚拟装配和仿真技术利用计算机模拟和虚拟现实技术，在实际装配前进行虚拟装配，检验工装的兼容性，提前发现潜在问题，减少实际装配时的错误和损失。质量控制和管理建立严格的质量控制体系，对生产过程中的每个环节进行监控和检验，确保产品质量的稳定性和一致性。

总之，火箭制造是一个复杂的系统工程，需要多个专业领域的协同合作，并且不断进行技术创新和改进，以提高火箭飞船的性能、可靠性和降低成本。不同国家和航天机构可能会在具体技术和工艺上有所差异，而且随着科技的发展，新的技术和工艺也在不断涌现和应用。未来，随着科技的不断进步，火箭飞船的制造技术也将不断提高，为人类探索宇宙提供更加强大的支持。

来源: 科普文讯