長二丙運載火箭研制團隊:火箭殘骸實現“指哪兒落哪兒”
長二丙運載火箭研制團隊:火箭殘骸實現“指哪兒落哪兒”

文章來(lai)源:中國航天科技集團(tuan)有限公司(si) 發(fa)布時間:2020-08-05
7月26日(ri)11時57分(fen),我國在(zai)西昌衛(wei)(wei)星發射中心使用安(an)裝有柵格舵(duo)的長征二號丙運載火(huo)箭(jian),成(cheng)功(gong)將遙感(gan)三十號05組的3顆衛(wei)(wei)星送入預定(ding)軌道(dao)。
當天13時40分(fen),該(gai)火(huo)箭的一子級(ji)殘骸在貴(gui)州黔南(nan)布依族(zu)苗族(zu)自(zi)治(zhi)州被順利找到。殘骸落點處在預設落區范圍內(nei),標志著我國運載火(huo)箭首次“柵格舵分(fen)離體落區安全控(kong)制技(ji)術”試驗取(qu)得成(cheng)功。我國成(cheng)為繼美國之后世界上第(di)二個(ge)掌握此項技(ji)術的國家,向(xiang)運載火(huo)箭可重復使(shi)用邁(mai)出了堅(jian)實一步。
徐勤:殘骸可控降落意義重大
近(jin)年(nian)來,隨著我國(guo)探測太(tai)空步伐的加(jia)快和對衛星應用需求的增加(jia),運載火箭已經進入(ru)高強密度發(fa)射階段。2018年(nian),我國(guo)運載火箭發(fa)射次數達(da)到39次,位居(ju)世界第(di)一。
然而,運載火箭(jian)(jian)發射后殘(can)骸落區的(de)(de)安全問題受到越(yue)來越(yue)多的(de)(de)關注。雖然科研人(ren)員在設(she)計火箭(jian)(jian)飛(fei)行彈(dan)道時(shi),會(hui)盡量避開人(ren)口密集的(de)(de)城鎮和(he)村莊(zhuang),但由于包括助(zhu)推器、子(zi)級和(he)整流罩在內的(de)(de)火箭(jian)(jian)殘(can)骸在完成任(ren)務(wu)后無控自由墜落,其落點散布范圍(wei)達數千(qian)平方公里。
為保障殘骸(hai)落區范圍(wei)內的(de)人員和(he)財產安全(quan),每次火箭(jian)發射前(qian)夕,當地(di)政府部門都要將人員疏散(san)到(dao)安全(quan)地(di)帶,不(bu)僅(jin)給當地(di)百(bai)姓帶來不(bu)便,也增加了火箭(jian)發射的(de)經濟成本和(he)工作難(nan)度。
長二丙火(huo)(huo)箭(jian)(jian)(jian)副總(zong)設計師徐勤(qin)介紹(shao):“此次長二丙火(huo)(huo)箭(jian)(jian)(jian)一子級(ji)安裝可控(kong)柵格(ge)舵,積極履(lv)行社會(hui)責(ze)任、發展綠色航天(tian),減少火(huo)(huo)箭(jian)(jian)(jian)殘(can)(can)骸落(luo)(luo)區(qu)給當地百(bai)姓帶來的(de)不便,對解(jie)決我國運載火(huo)(huo)箭(jian)(jian)(jian)殘(can)(can)骸落(luo)(luo)區(qu)的(de)安全性問題具有重大意義。柵格(ge)舵的(de)成(cheng)功運用,也(ye)為我國運載火(huo)(huo)箭(jian)(jian)(jian)助推器和(he)子級(ji)的(de)可控(kong)回收技術、突破軟著(zhu)陸(lu)技術和(he)重復(fu)使用技術打下了堅實基礎。”
彭越:此次試驗可打雙“100分”
截(jie)至目前(qian),長(chang)征(zheng)系列(lie)運載火(huo)(huo)箭已經成功發射了300多次(ci),但殘(can)骸(hai)(hai)再入一直處于無控狀態,落區范圍(wei)比(bi)較大。此次(ci)長(chang)二丙火(huo)(huo)箭采(cai)用柵格舵控制(zhi)殘(can)骸(hai)(hai)降落試驗,是我國(guo)進行(xing)的(de)首次(ci)嘗試。
長(chang)二(er)丙(bing)火箭(jian)(jian)柵(zha)格(ge)舵(duo)電氣系統負責人彭越表示,此次柵(zha)格(ge)舵(duo)的(de)使用可打兩個(ge)100分。第(di)一(yi)個(ge)100分是加裝柵(zha)格(ge)舵(duo)后(hou),火箭(jian)(jian)在(zai)(zai)飛行過(guo)程中一(yi)切正常,沒有受到任何影響。第(di)二(er)個(ge)100分是火箭(jian)(jian)一(yi)子級殘骸在(zai)(zai)再入過(guo)程中,柵(zha)格(ge)舵(duo)很好地(di)完成(cheng)了解鎖(suo)-展開(kai)-鎖(suo)定(ding)-按控(kong)制(zhi)指令轉動等(deng)一(yi)整套動作,最終降(jiang)落(luo)在(zai)(zai)離理論(lun)落(luo)點很近的(de)地(di)方,精度超出了預期目標。
“基于柵格(ge)舵系統的(de)(de)落(luo)區控制技術是航天科技集團一(yi)院掌(zhang)握的(de)(de)一(yi)項核心技術,再經過更多的(de)(de)試驗積(ji)累后,今(jin)后火箭殘骸(hai)的(de)(de)落(luo)區劃定范圍(wei)就(jiu)可以從(cong)現在(zai)的(de)(de)幾(ji)十(shi)公里乘幾(ji)十(shi)公里,縮小至少80%,減小人員疏散范圍(wei)。”彭越說。
為(wei)了研(yan)制火(huo)箭柵格舵(duo),長二丙(bing)火(huo)箭研(yan)制團(tuan)隊(dui)基本上(shang)沒(mei)有周末和節假(jia)日(ri),只用了不到一年(nian)的時間(jian)就按期(qi)交(jiao)付總裝(zhuang),并順(shun)利安裝(zhuang)在(zai)火(huo)箭上(shang)發(fa)射(she)升(sheng)空。
彭越(yue)介(jie)紹,我國之前在長(chang)二F運載火(huo)箭整流罩上(shang)使用(yong)的柵(zha)格翼展開后是固定不動的,而(er)本次長(chang)二丙火(huo)箭采用(yong)的柵(zha)格舵可(ke)以通過(guo)擺動來控(kong)制一子(zi)級(ji)的飛(fei)行姿(zi)態和方向(xiang)。這(zhe)(zhe)是我國此前從未實施過(guo)的,難(nan)度較大。接受(shou)這(zhe)(zhe)個任務的是一支平均年齡只(zhi)有(you)30多(duo)歲的年輕研制團隊。
鼓勵創(chuang)新、崇尚技術的(de)氛圍,使這群(qun)年(nian)輕人敢于第一(yi)(yi)個(ge)“吃螃蟹”。他(ta)們突(tu)破原有專業間(jian)的(de)藩(fan)籬,組(zu)成項目攻關小組(zu),秉(bing)承“首戰用(yong)我(wo),用(yong)我(wo)必(bi)勝”的(de)精(jing)神,闖(chuang)出(chu)一(yi)(yi)條新路,研制出(chu)可折展傳動柵格舵系統和一(yi)(yi)體化高(gao)性能的(de)電氣系統。
彭越(yue)說,電(dian)氣(qi)系(xi)(xi)統(tong)是控制(zhi)柵(zha)格舵(duo)動(dong)作的“大腦”。箭體結構和電(dian)氣(qi)系(xi)(xi)統(tong)研制(zhi)團隊專門研制(zhi)了可以承受再入段(duan)高熱(re)流的防(fang)熱(re)涂料并運(yun)用在火箭級間段(duan),保證了柵(zha)格舵(duo)內系(xi)(xi)統(tong)的正常運(yun)行。
不僅如此,控制火箭(jian)姿態的(de)控制力(li)來自(zi)于(yu)柵(zha)格舵上產(chan)生的(de)空氣(qi)動力(li),一套可折(zhe)展能傳動的(de)柵(zha)格舵機(ji)構系統(tong)同樣(yang)是(shi)一子級(ji)精確落區控制的(de)關鍵(jian)。
長二丙火箭柵格(ge)舵機(ji)(ji)構(gou)系(xi)統負責人王辰介紹,除舵本體外(wai),柵格(ge)舵機(ji)(ji)構(gou)系(xi)統還(huan)包括展開(kai)鎖(suo)定機(ji)(ji)構(gou)、傳動機(ji)(ji)構(gou)等組(zu)件,這些(xie)機(ji)(ji)構(gou)和組(zu)件均需通過精確的機(ji)(ji)械尺(chi)寸配合才能實現其功能。
研制(zhi)(zhi)團隊在(zai)柵格舵機構系(xi)統研制(zhi)(zhi)中,與(yu)一院211廠(chang)、18所(suo)(suo)等(deng)設(she)計生(sheng)產(chan)(chan)部門緊密配合,連續奮戰近(jin)半年(nian)時(shi)間(jian),終于在(zai)飛行前(qian)一個月生(sheng)產(chan)(chan)出了合格的飛行產(chan)(chan)品。緊接著團隊成員又(you)與(yu)702所(suo)(suo)等(deng)試驗部門大力協同,在(zai)一個月內(nei)順利(li)完成了產(chan)(chan)品的結(jie)構靜力、展開鎖定、傳(chuan)動特性等(deng)所(suo)(suo)有地面(mian)試驗,最(zui)終為火箭一子級插上了智慧靈活的“翅膀”。
徐勤:此次試驗為火箭可重復使用打下堅實基礎
徐勤表(biao)示(shi),采(cai)用蜂窩狀的柵格舵實現(xian)可(ke)控(kong)回收(shou)和(he)落區可(ke)控(kong),是國際上常(chang)用的方法。這(zhe)種(zhong)形(xing)狀的柵格舵效率更高,通過氣流流經網(wang)格實現(xian)特(te)殊的氣動特(te)性,使火箭姿(zi)態保持穩定。
“柵(zha)格舵(duo)在我國(guo)運載火箭(jian)上(shang)是首次使用(yong),沒(mei)有(you)相關技術可以借鑒。研制團隊進(jin)行了多次論證,如果太小(xiao)就起不到(dao)穩(wen)定作用(yong),如果太大(da)就可能無(wu)法(fa)展開(kai),最后(hou)團隊通(tong)過大(da)量的風(feng)洞試驗才(cai)確定了柵(zha)格舵(duo)的大(da)小(xiao)。”徐勤說。
運載火(huo)箭(jian)(jian)可(ke)重(zhong)復使(shi)用、降(jiang)低發(fa)射成本,已(yi)經成為(wei)世界各航天大(da)國(guo)研究的重(zhong)要方(fang)向之一。我國(guo)著名(ming)火(huo)箭(jian)(jian)專(zhuan)家、長三(san)甲(jia)系(xi)列運載火(huo)箭(jian)(jian)首任總(zong)指揮兼總(zong)設計師龍樂豪曾表(biao)示(shi),發(fa)展(zhan)可(ke)重(zhong)復使(shi)用航天運輸(shu)系(xi)統,能夠支撐未來大(da)規(gui)模開發(fa)和利用空間(jian)(jian),形成廉價(jia)的天地往返運輸(shu)工具,推動(dong)空間(jian)(jian)應用產業(ye)快速(su)發(fa)展(zhan)。
徐(xu)勤表示,長二丙火(huo)箭一子級(ji)殘骸落(luo)區安全(quan)控制技術的成功試驗,是我(wo)國(guo)火(huo)箭邁向可重復使用(yong)的第一步。這種技術成熟后,完全(quan)可以運用(yong)在(zai)其他型號火(huo)箭的助推(tui)器和一子級(ji)上,推(tui)動我(wo)國(guo)從(cong)航(hang)天大國(guo)向航(hang)天強國(guo)邁進。
【責任(ren)編(bian)輯:李子紅】