中国近些年科技水平日新月异，但是在一些高精尖的领域仍然存在一些短板，甚至会被卡脖子。其中材料科学领域，也是苦苦追赶。就拿高性能特种钢来说，中国就比别国落后很多年。在航天科技的推动下，中国研发出了世界上性能最强的超高强度不锈钢，将会把中国火箭发动机提高到更高的水平。我是东城观星，再跟大家聊聊火箭发动机。

中国的航天事业如火如荼，蓬勃发展，跟美国等航天强国比似乎毫不逊色。但是，单从发动机的研发水平来说，中国的火箭发动机还有很大的晋升空间，比如火箭发动机的推重比跟发达国家比还有不小的差距，其中最大的限制瓶颈之一就是生产发动机的材料。

看起来火箭发动机就是一个结构复杂的金属壳子，但生产火箭发动机却是世界上最复杂的事情之一，一款先进的火箭发动机需要十几种不同的金属材料，每一种金属材料的性能都不一样，应用的场合也不一样。每一种金属材料都能让火箭发动机零部件发挥最佳的性能，以满足发动机的性能需要。

前面我们已经不止一次说过，火箭发动机是工作环境非常恶劣的，发动机燃烧室里有3000℃左右的高温燃烧环境，液化气体管道里有零下一百摄氏度以下的低温环境，发动机内部和很多管道中还要承受非常高的压强，一不小心就会爆炸，此外发动机工作时，还有很强的震动，我们看火箭发射视频，隔着屏幕都能听到震耳欲聋的声音，想想看直接面对这强悍声音的发动机需要承受如何强烈的震动啊。这样复杂恶劣的工作环境，对发动机每个部件的生产材料都提出了极高的要求。

正是因为火箭发动机的这种复杂性，不是一般金属材料能够承受的，往往使用专门研制的特种金属材料。比如，生产火箭发动机的常见金属材料有铜银合金、镍合金、钴合金、钛合金等等，甚至焊接发动机部件的焊料都可能会用到含金银等贵金属的材料。而且这些材料是生产一台发动机的主体材料，由此造成了火箭发动机生产成本居高不下。

随着冶金技术的不断提高，一些低成本高性能的金属材料开始应用到火箭发动机上，让发动机在保证性能不下降的基础上，还能降低成本甚至提高综合性能。其中超高强度不锈钢就是一种低成本高性能的新型航天材料。中国在航天用不锈钢领域研发进展迅速，研发出了超高强度不锈钢，达到世界领先的水平，应用于火箭发动机将给发动机带来更优的性能，尤其是可重复使用火箭发动机。

中国未来的可重复使用火箭发动机必然会用上国产超高强度不锈钢，让发动机既能满足可重复使用的需求，也能改进发动机性能，提高发动机的性价比。

不锈钢，我们都不陌生，生活中也很常用。但是有两个点需要给大家科普一下。第一个点，所谓的不锈钢并不是永远不会生锈的，在强腐蚀性环境中，不锈钢也会生锈，甚至有可能比普通钢生锈还要快。比如长期在海洋中工作或高温环境工作的不锈钢就有可能会生锈。而火箭工作在高温环境中，还会接触液氧这样的强腐蚀性物质，一般不锈钢是难以承受的。

第二个点，不锈钢一般不会生锈，看起来干净而且结实，但是不锈钢有一个很大的缺点就是比较脆。直到今天，也没有不锈钢制造的枪管或者炮管吧？并不是因为不锈钢太贵，生产炮管不划算，而是因为不锈钢太脆，生产出来的炮管发射几次就裂开了。这样的特性，限制了不锈钢的应用场合。

绝大多数不锈钢都有这样的特性，所以不锈钢在很多高端应用场合不受待见。至少在航天发动机领域就长时间不太受重视。比如，火箭发动机最关键的部件燃烧室，是对金属材料要求最高的。燃烧室内壁材料往往使用导热性好、高温下性能稳定、而且高温下不容易断裂的铜合金材料。现在应用到发动机燃烧室内部性能最好的材料，是美国研发的铜银锆合金以及下一代合金材料铜铬铌合金，这是提高发动机寿命的最关键材料，毕竟影响发动机寿命的短板之一就是燃烧室内壁，这个内壁是很容易损伤的。

这个内壁材料暂时还不能用不锈钢替代，但是燃烧室不能全用铜合金来制造，还需要一个结实的外壳材料，以前的最佳外壳材料是镍合金。世界上最著名的很多发动机燃烧室外壳材料都是镍合金的。但是，这个外壳材料也可以被高性能不锈钢来替代，当然必须是专门研发的超高强度不锈钢。这种新型的不锈钢，不仅强度很高，非常结实，而且韧性很强，不容易断裂破碎，同时耐腐蚀性和耐高温性能都不错。

所谓超高强度不锈钢，是指结构强度超过1200MPa的不锈钢，中国通过多年攻关，已经研发出了1900MPa的不锈钢和世界上强度最高的2200MPa不锈钢。这些超高强度不锈钢将来一定能在火箭发动机上发挥越来越重要的作用。尤其是即将到来的可重复使用火箭时代，使用超高强度不锈钢生产的火箭发动机，结合3D打印技术，不仅成本更低、生产效率更高，而且可以让发动机重量更轻、寿命更长，最终打造出最高水平的火箭发动机。

新材料的研发，往往是长时间积淀的结果，需要大量科研人员潜心研发，一丝不苟，容不得急功近利的心态，合金成分往往差之毫厘谬以千里。希望将来越来越多的优秀学子能投身先进材料研发，推动科技水平的不断进步。

我是东城观星，关注我，定期给大家讲点高科技的知识。