最近，某公司进行发动机试车，遭遇了罕见的火箭意外起飞坠毁事故，引发社会各界广泛关注。那么，火箭发动机试车需要注意哪些安全问题？有哪些相应的安全保障措施和规范？随着火箭发动机的性能指标越来越高，安全措施又呈现了怎样的发展趋势呢？

潜藏风险务必小心

火箭发动机地面试验是涉及众多学科的综合技术工程，更是庞大的系统工程。火箭发动机及其组合件集中体现了现代科学技术成果，涉及知识广泛而复杂，潜藏风险也不容忽视。

特别是火箭发动机作为航天器核心动力，工作速域高，工作环境恶劣，为了确保安全性和可靠性，在正式投入使用之前，必须通过复杂的高空模拟试验，获得接近实际运行环境的重要参数。这就要求科研人员在地面上创造出近似高空或空间条件的试验环境。

另外，火箭发动机试车采用了大规模复杂测量系统，测量参数众多，对各项检测参数的精度均要求很高，同时要求系统具备快速处理大数据的能力。

考虑到建造试验台设施和火箭发动机试验过程的代价昂贵。例如，50吨级氢氧发动机500秒长程试验单次费用就高达上千万元，一旦试验失败，造成的损失将更大。因此，火箭发动机试车对安全性的要求堪称苛刻。

在火箭发动机试验过程中，突发性风险和隐含的未知因素很多，具备较大的危险性和控制难度。比如，为了保证地面试验正常稳定工作，试验环境的稳定性显得尤其重要。而火箭发动机使用的推进剂普遍具备高爆发、强挥发性、剧烈活性等特点，如果防护措施不到位或者遭遇故障，很容易在试车过程中出现着火、爆炸、中毒等事故。

大型液体火箭发动机在进行地面试验时，高温燃气有可能烧蚀相关设备和设施，如果地面设备的热防护不到位或者导流槽设计不合理，不排除发生现场火灾甚至爆炸事故。

试车设备担当重任

试车是火箭发动机地面试验中不可缺少的关键环节。在火箭发动机研制过程中，试车台可以模拟火箭发动机的工作条件，验证设计方案的可行性和工艺的可靠性，并对火箭发动机的质量和性能做出直观的综合性评价。

我国500吨级垂直双工位液体火箭发动机试验台将助推重型火箭研发工作

专业的火箭发动机试车台庞大而复杂，具体由承力装置、推进剂供应系统、配气系统、控制系统、摇摆测控系统、吊装系统、测量系统、监测系统、监视系统、通讯和消防系统等组成。在某些情况下，可以根据现实需求，对试车台某些组成部分进行调整，但必须满足安全性要求。

对于火箭发动机来说，推力和压力是两个最主要的被测参数。其中，推力大小及其随时间而发生变化的规律，可以直观地表征火箭发动机的性能，进而直接影响火箭的飞行特性和航天器的任务范围。而根据试验测量出的推力数值，科研人员可以推算出火箭发动机的其他重要参数，比如平均推力、总冲、比冲等。

那么试车台如何检测出火箭发动机的推力和压力参数呢？简单地说，试车台通常会配备应变式压力传感器，其原理就是综合运用金属电阻应变效应和转换电路，将被测物体的物理变形转化为电阻变化，再通过转换电路，将电阻变化转变为电量输出，向专业人员呈现火箭发动机的压力和推力数值。可以说，火箭设计和发射的重要性能参数普遍是在试车台上通过周密的地面试验来获得和验证的。

根据不同的测试需求，火箭发动机地面试验及试车台具有不同的分类。

按照火箭发动机推力测试时间长短，可分为稳态测试和动态测试，前者主要测试火箭发动机的稳态推力、压力性能指标，而后者更注重推力、压力上升段过渡过程和下降段后效冲量变化特性等研究。

按照试车台安装姿态，可分为水平试车台和垂直试车台。水平试车台用途广泛，工作过程中，发动机质量变化对推力测量影响较小，但这种试车台对侧向力的敏感性低，某些时候误差不容忽视。垂直试车台又分为正立式和倒立式，优势更多体现在开展大推力火箭发动机试车任务中，往往具备“一专多能”的试验能力，有助于试验系统实现数字化、智能化和柔性化。

严守规范积极创新

据公开资料显示，目前国家相继制定了《固体火箭发动机试车架设计规范》《液体火箭发动机试车台鉴定验收规范》《可贮存液体火箭发动机试车程序》《可贮存推进剂液体火箭发动机试验方法》等航天行业标准，用以规范试车台的设计、验收、试验程序和安全保障措施。

随着火箭发动机的性能指标越来越高，试车台的安全保障措施正在朝着实时化、智能化、系统化、综合化等方向发展。

一方面，有必要进一步基于实践完善航天行业标准规范，严格按照标准规范设计试验台和试验程序，对操作人员加强教育培训，强化安全防护与应急措施的管理和落实。

另一方面，在信息化、智能化技术大潮中，发展数字化试车健康诊断系统，融合自动控制技术、信息融合技术和人工智能技术，有助于对火箭发动机试车试验的安全保障从单一的故障诊断模式向系统诊断、故障预测、寿命预测等复合方向发展，从被动事后处理逐渐转为预先健康管理，从事后发现问题逐渐向实时检测问题乃至提前预测问题发展。

随着技术进步，科研人员未来可以更加专注于分析系统运行时遭遇的意外情况，及时发现问题、解决问题，规避安全隐患。比如，他们可以基于模型、数据和混合性方法，建立火箭发动机多样化的故障预测和寿命估计方法，还可以广泛应用先进通信技术、传感器和人工智能等，实践优化工程管理方法，促使新模型与新技术的变革。

来源/《中国航天报·飞天科普周刊》