長征六號改運載火箭發(fā)射亮點解析

新華社記者宋晨

11月1日，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征六號改運載火箭，成功將天繪五號衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)獲得圓滿成功。其中星箭均由中國航天科技集團(tuán)有限公司八院抓總研制。

記者采訪了中國航天科技集團(tuán)相關(guān)專家，對本次發(fā)射的長征六號改運載火箭亮點進(jìn)行解讀。

11月1日6時50分,我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征六號改運載火箭，成功將天繪五號衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)獲得圓滿成功。新華社發(fā)（鄭斌 攝）

可適應(yīng)更多任務(wù)需求

執(zhí)行本次發(fā)射任務(wù)的長征六號改運載火箭是新一代固液捆綁中型運載火箭，700公里太陽同步軌道運載能力不低于4噸?；鸺捎媚K化、組合化、系列化發(fā)展途徑，將來可通過助推器的調(diào)整形成多種構(gòu)型，滿足未來衛(wèi)星多樣化的密集發(fā)射需求。

在傳統(tǒng)火箭中，整流罩通常采用金屬材料結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料蒙皮加金屬加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，它們的“鋼筋鐵骨”讓火箭整流罩顯得格外沉重，而長征六號改運載火箭整流罩的內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻“另有玄機(jī)”。

長征六號改運載火箭副總設(shè)計師向長征介紹，本發(fā)火箭采用加長筒段復(fù)合材料全透波整流罩，應(yīng)用水平合罩的總裝技術(shù)、線性分離的解鎖方式，使得整流罩的透波性、解鎖可靠性得到了顯著提高。

“復(fù)合材料整流罩全方向透波率達(dá)到90%以上，這樣就無需再為每一顆衛(wèi)星定制專屬的透波口，既簡化了生產(chǎn)流程，還能使整流罩減重30%左右?！毕蜷L征說。

在減重方面，長征六號改運載火箭在設(shè)計之初采用高壓補(bǔ)燃液氧煤油發(fā)動機(jī)“氧箱自生增壓”方案。與常規(guī)的氦氣增壓方案相比，氧箱自生增壓方案結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，同時還突破雜質(zhì)氣體冷凝結(jié)冰堵塞安全閥內(nèi)部通道、輸送系統(tǒng)濾網(wǎng)和地面試驗驗證等難題，有效提高系統(tǒng)可靠性。

飛行過程更加可靠

固液捆綁火箭姿態(tài)穩(wěn)定控制是前所未有的挑戰(zhàn)。不同溫度下固體發(fā)動機(jī)特性迥異，如何實現(xiàn)推力不同步控制，保證出塔安全、大風(fēng)區(qū)載荷控制和助推分離穩(wěn)定？

火箭在空中飛行，猶如巨輪遨游在海洋中，控制系統(tǒng)是舵手，指揮航行軌道。對于長征六號改運載火箭而言，需要一個頭腦清晰的“舵手”來作出指令，準(zhǔn)確改變航行方向。

“我們始終在尋求控制系統(tǒng)最優(yōu)解。”長征六號改運載火箭副總設(shè)計師辛高波說，長征六號改運載火箭控制系統(tǒng)實現(xiàn)了架構(gòu)化升級，不但對可能發(fā)生的故障有超強(qiáng)的適應(yīng)能力，而且更可靠、更智能。

辛高波介紹，固液聯(lián)合搖擺控制技術(shù)、大功率電動伺服控制技術(shù)、伺服系統(tǒng)在線故障診斷和重構(gòu)技術(shù)、“三總線”冗余技術(shù)、單十表故障診斷及全自主對準(zhǔn)技術(shù)等，都是研制團(tuán)隊為長征六號改運載火箭開發(fā)的“最強(qiáng)大腦技術(shù)套餐”。

長征六號改運載火箭總指揮兼總設(shè)計師洪剛介紹，長征六號改運載火箭在芯級液體發(fā)動機(jī)上特別設(shè)置了“智能”健康診斷系統(tǒng)，可以時刻監(jiān)控火箭液體發(fā)動機(jī)的運行健康狀況。當(dāng)液體發(fā)動機(jī)點火后，一旦出現(xiàn)工作不正常的突發(fā)狀況，健康診斷系統(tǒng)將立刻發(fā)現(xiàn)險情并作出判斷，實施自動緊急關(guān)機(jī)，固體發(fā)動機(jī)不再點火，避免火箭帶著問題和隱患上天。

數(shù)字化技術(shù)助力火箭研制

面對日益增長的“火箭入軌高精度”“火箭發(fā)射高可靠性”“火箭短研制周期”等要求，引入數(shù)字化技術(shù)是必然趨勢。

向長征介紹，型號團(tuán)隊在研制過程中應(yīng)用全三維數(shù)字化設(shè)計平臺進(jìn)行協(xié)同設(shè)計，建立了多專業(yè)、多層次的三維數(shù)字化模型，同時結(jié)合全周期信息管理平臺，實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)、交付驗收、總裝集成等各個環(huán)節(jié)的數(shù)字化信息傳遞及過程管控，提升火箭研制效率。

“在數(shù)字化環(huán)境下，建立廠房、地面、起吊設(shè)備等三維制造資源模型，將已經(jīng)建立好的各裝配工藝模型放入廠房中，工作人員就像‘拼樂高’一樣輕松完成火箭裝配?！遍L征六號改運載火箭副總指揮李紅兵說。

為快速適應(yīng)載荷變化，本次任務(wù)中型號團(tuán)隊首次采用多專業(yè)聯(lián)合仿真技術(shù)，結(jié)合彈道學(xué)、力學(xué)等多個領(lǐng)域的專業(yè)知識，通過在線仿真來快速設(shè)計適應(yīng)特定任務(wù)的火箭。

“通過綜合考慮多個性能指標(biāo)，可以更好適應(yīng)不同任務(wù)需求，為火箭設(shè)計提供了更大靈活性?！敝袊教炜萍技瘓F(tuán)八院運載領(lǐng)域數(shù)字化總師鄒薇表示。