25年100次發射背后的N個“第一”
——細數長征三號甲系列運載火箭歷史上的新技術應用
——細數長征三號甲系列運載火箭歷史上的新技術應用
25年100次發射背后的N個“第一”
——細數長征三號甲系列運載火箭歷史上的新技術應用
——細數長征三號甲系列運載火箭歷史上的新技術應用

文章來源:中國航天(tian)科技集團(tuan)有限公司 發布時間:2020-05-08
日前,長征三號甲(jia)系列運載火箭在一次次技術(shu)跨越中實現了具有里(li)程碑意(yi)義的“百次”發(fa)射,成為我(wo)國(guo)首(shou)個單一型號發(fa)射突破百次的火箭。
25年,100次(ci)發(fa)射。翻開歷(li)史(shi)畫卷,不(bu)難發(fa)現,在一次(ci)次(ci)技術(shu)創新中,長三(san)甲系列運載火箭開創了(le)我國航天史(shi)上多個“首(shou)次(ci)”。這(zhe)些新技術(shu)不(bu)僅代(dai)表著當時國內的最高(gao)水(shui)平,許(xu)多還達到了(le)世界一流技術(shu)水(shui)平。
我國首個實現系列化、通用化、組合化的火箭
長(chang)(chang)(chang)三(san)甲系列運載(zai)火(huo)箭技術起點非常高(gao)。按照“系列化(hua)(hua)、組(zu)合化(hua)(hua)、通用化(hua)(hua)”的(de)“三(san)化(hua)(hua)”設計思想,長(chang)(chang)(chang)三(san)甲、長(chang)(chang)(chang)三(san)乙、長(chang)(chang)(chang)三(san)丙(bing)作(zuo)為(wei)一組(zu)系列火(huo)箭進行模塊化(hua)(hua)、組(zu)合化(hua)(hua)與整體(ti)化(hua)(hua)優化(hua)(hua)設計,確定了(le)以(yi)長(chang)(chang)(chang)三(san)甲火(huo)箭為(wei)基本(ben)型(xing)的(de)發展模式(shi)。
“三(san)化設計(ji)”的發(fa)展理念對(dui)長(chang)(chang)三(san)甲及其發(fa)展型火箭的形(xing)成和大(da)型火箭的發(fa)展規劃,起到(dao)了重要的指導作用。長(chang)(chang)三(san)甲系(xi)列(lie)運載火箭共同(tong)構成了早期我國高軌道運載能力(li)最(zui)大(da)、適應(ying)性最(zui)強的運載火箭系(xi)列(lie),其運載能力(li)可以(yi)覆蓋世界上絕大(da)多數應(ying)用衛(wei)星,不僅(jin)顯(xian)著增強了我國商業火箭在(zai)國際市(shi)場上的競爭能力(li),也為(wei)我國未來航(hang)天事業的發(fa)展創造了良好條件。
我國首個采用主從冗余控制系統的火箭
上世紀90年代,長(chang)征三(san)號甲火箭研制(zhi)(zhi)成功(gong)后(hou),進入了工程(cheng)應用階段。為進一(yi)步提高(gao)火箭可靠(kao)性,研制(zhi)(zhi)人員(yuan)經(jing)過8年多的(de)艱(jian)苦努(nu)力(li),2006年平臺加(jia)激光慣組的(de)主從冗(rong)余(yu)控制(zhi)(zhi)系統在長(chang)三(san)甲火箭上成功(gong)應用飛(fei)行。
據了解,控制系統級冗余(yu)技術是一(yi)項國(guo)際先(xian)進的(de)復(fu)雜技術,大(da)大(da)提(ti)高(gao)了火(huo)箭飛(fei)行可靠(kao)性(xing)。如今(jin),長征系列運載火(huo)箭幾乎都開展了冗余(yu)控制系統的(de)設計與應用,為中國(guo)航天(tian)高(gao)密度發射持續成功打(da)下了堅實基礎。
我國首個應用“雙激光慣組加衛星導航技術”的火箭
2013年(nian)12月2日,長三乙火箭成(cheng)功(gong)將嫦娥(e)三號(hao)月球探測器送入太空,入軌精度極高,正中萬里之外(wai)的(de)“靶心”。
“火箭(jian)需要將它直接送(song)入(ru)近地(di)點200公(gong)(gong)里、遠地(di)點38萬公(gong)(gong)里的地(di)月(yue)轉移軌道,這(zhe)對入(ru)軌精度提出了很高(gao)的要求。”航(hang)天科技集團一院(yuan)長(chang)三甲系列運載火箭(jian)總設計(ji)師姜杰(jie)介紹:“如果把(ba)火箭(jian)發射(she)比做‘打靶’,這(zhe)次任務必須(xu)打十環(huan)。”
姜杰帶領(ling)科(ke)研(yan)人員(yuan)首次采用了(le)“雙(shuang)激光慣組加衛星導(dao)(dao)航修(xiu)正(zheng)”的復合制導(dao)(dao)技術。她解釋道:“就像給火(huo)箭(jian)安(an)了(le)兩只(zhi)‘眼睛(jing)(jing)’,一只(zhi)眼睛(jing)(jing)讓火(huo)箭(jian)按照設計(ji)好(hao)的軌(gui)道飛行,另一只(zhi)眼睛(jing)(jing)精確計(ji)算最佳途徑,隨(sui)時(shi)修(xiu)正(zheng)。”
我國首個采用低溫發動機不分解交付技術的火箭
火箭發動(dong)機校準試車(che)后不(bu)分解(jie)交付是氫(qing)氧發動(dong)機研制(zhi)史(shi)上具(ju)有里(li)程碑意義(yi)的一(yi)項技術。
長(chang)三(san)甲系列運載(zai)火箭三(san)級氫氧發動(dong)機校(xiao)準(zhun)試(shi)車后不分解技術的研究(jiu)與應(ying)用,突破了發動(dong)機整體真(zhen)空干燥和(he)整體檢漏新技術,并建立了適用于校(xiao)準(zhun)試(shi)車后不分解交付(fu)的一整套(tao)檢查方(fang)法(fa)和(he)驗收(shou)標準(zhun)。
實施校準試車(che)不分解交付后(hou),火箭消除了(le)發(fa)動(dong)機早期失效(xiao)風險(xian),保證了(le)結構(gou)可靠性(xing)(xing);消除了(le)發(fa)動(dong)機校準試車(che)后(hou)分解再(zai)(zai)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)造成的性(xing)(xing)能再(zai)(zai)現性(xing)(xing)偏(pian)差,提高了(le)發(fa)動(dong)機可靠性(xing)(xing);縮(suo)短了(le)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)配周期,節省了(le)發(fa)動(dong)機分解再(zai)(zai)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)費(fei)用。
我國首個實現“零窗口”發射的低溫火箭
2007年10月(yue)(yue)24日,長(chang)三甲火箭(jian)將嫦(chang)娥(e)一號送入太空,實現(xian)了中國首次月(yue)(yue)球(qiu)探測活動,同時首次實現(xian)了“零窗口”發射。
“零窗口”指(zhi)的是在(zai)(zai)預先計算好的發(fa)射(she)(she)時間,分秒(miao)不差將火(huo)箭(jian)點火(huo)發(fa)射(she)(she)。據長三(san)甲系列(lie)運載火(huo)箭(jian)總體(ti)主(zhu)任設計師胡(hu)煒(wei)介紹,在(zai)(zai)這(zhe)個(ge)時刻發(fa)射(she)(she),衛星(xing)能夠準確進入預定軌道,節省了軌道修正(zheng)的推進劑消耗,從(cong)而為后續(xu)工(gong)作留下更多(duo)動力。
胡煒說:“當(dang)時(shi),我國低溫火箭還沒有準確(que)實施‘零(ling)窗口’發(fa)射的先例(li),各系(xi)統(tong)崗(gang)位(wei)人員在(zai)星箭測試、氣象研判、燃料加注等各個環節,追求零(ling)失誤、零(ling)差錯、零(ling)故(gu)障、零(ling)缺陷、零(ling)遺(yi)漏,確(que)保(bao)發(fa)射萬無(wu)一失。”
當(dang)日(ri)18時(shi)05分04秒,我國(guo)首(shou)次探月(yue)任(ren)務完(wan)美實現“零(ling)窗口”發射,創造(zao)了航天發射史上的(de)“中國(guo)奇(qi)跡”。
我國首個采用雙向風補償、起飛滾轉技術的火箭
我國(guo)西昌衛星(xing)發(fa)射(she)(she)中心(xin)的高(gao)空(kong)風(feng)風(feng)向(xiang)主要是西向(xiang),以往執行東射(she)(she)向(xiang)任務只需進行單向(xiang)風(feng)補(bu)償(chang)(調(diao)整俯仰程序(xu)角)即可滿足發(fa)射(she)(she)要求。
隨(sui)著我(wo)國北斗(dou)導航工程(cheng)的不斷(duan)推進,為(wei)適(shi)應北斗(dou)二號任務需求,長三甲(jia)系列運載火箭(jian)進行(xing)了(le)(le)雙向風(feng)補償軌(gui)道設計(ji),制定了(le)(le)4條風(feng)補償程(cheng)序,射前根(gen)據高(gao)空風(feng)預報(bao)情況進行(xing)選擇即可,極(ji)大(da)地提(ti)高(gao)了(le)(le)火箭(jian)的發射適(shi)應能力(li)。
我國首個采用天基測量和5兆碼速傳輸技術的火箭
2014年10月24日(ri),長三(san)丙改二型火箭(jian)迎來(lai)首飛,圓滿完成了探月工程三(san)期(qi)再入(ru)返回飛行試驗器(qi)發射(she)任務。
據專家介紹,這次任務首次實現(xian)(xian)了我(wo)國現(xian)(xian)役運載火(huo)箭(jian)(jian)測(ce)(ce)量技術(shu)的(de)升級換代。長(chang)三(san)丙改(gai)二(er)型火(huo)箭(jian)(jian)采用了天基測(ce)(ce)量技術(shu),即(ji)通(tong)過(guo)天基中(zhong)繼星(xing)向地面技術(shu)人(ren)員傳輸(shu)火(huo)箭(jian)(jian)飛行過(guo)程(cheng)的(de)實時(shi)遙測(ce)(ce)數據,對飛行中(zhong)的(de)火(huo)箭(jian)(jian)進行全程(cheng)實時(shi)測(ce)(ce)控。同時(shi),最新的(de)高(gao)碼速傳輸(shu)技術(shu)可增加測(ce)(ce)量點、提高(gao)數據傳輸(shu)速度(du)、增大數據傳輸(shu)量,與(yu)天基測(ce)(ce)量技術(shu)一起,保證地面技術(shu)人(ren)員即(ji)時(shi)掌握火(huo)箭(jian)(jian)的(de)飛行動態,進一步降低測(ce)(ce)控盲區。
這次發射,火箭首(shou)次采用(yong)了5兆碼速率的(de)傳輸技術,可(ke)以測量更多的(de)環境參(can)數(shu),如振動、沖擊(ji)等(deng)高頻參(can)數(shu),對觀(guan)察(cha)火箭飛行(xing)的(de)狀態、掌握(wo)火箭飛行(xing)環境提供了更多依據。
測(ce)量(liang)技術(shu)的升級(ji)換代推動(dong)了(le)(le)我(wo)(wo)國(guo)無線遙測(ce)傳(chuan)輸(shu)技術(shu)的發展,將我(wo)(wo)國(guo)現役運載火(huo)箭(jian)測(ce)量(liang)技術(shu)帶入(ru)了(le)(le)高碼速時代,為我(wo)(wo)國(guo)新一(yi)代運載火(huo)箭(jian)數據獲取與傳(chuan)輸(shu)技術(shu)創新奠(dian)定了(le)(le)基礎。
我國首個開展組批生產、首次實現兩枚火箭發射場并行測試工作的火箭
隨著中國探月工程和(he)北(bei)斗導航(hang)工程的立項研(yan)制,長三(san)甲(jia)系(xi)列(lie)火箭(jian)迎來了更大挑戰。為應對高(gao)密度發射任務,長三(san)甲(jia)系(xi)列(lie)火箭(jian)應用(yong)了一些創新模式和(he)有效方(fang)法。
長三甲系(xi)列運(yun)載(zai)火箭研制(zhi)團隊(dui)(dui)通過壓(ya)縮發(fa)(fa)射(she)(she)隊(dui)(dui)伍規模,優化(hua)發(fa)(fa)射(she)(she)場測試(shi)發(fa)(fa)射(she)(she)流程(cheng),開展“去任務化(hua)”設計(ji),實(shi)施遠程(cheng)快速協同(tong)設計(ji),交叉并(bing)行作業等,確保了一(yi)支隊(dui)(dui)伍能(neng)夠同(tong)時(shi)承擔兩枚火箭發(fa)(fa)射(she)(she)任務,使火箭研制(zhi)生(sheng)產能(neng)力從(cong)一(yi)年(nian)2-3枚提高(gao)到(dao)8-10枚;發(fa)(fa)射(she)(she)周(zhou)期從(cong)60天減少到(dao)21天,發(fa)(fa)射(she)(she)隊(dui)(dui)伍從(cong)300人降到(dao)150人左右,為高(gao)密度發(fa)(fa)射(she)(she)任務的(de)圓滿完成(cheng)和(he)運(yun)載(zai)火箭管理技術(shu)的(de)創新發(fa)(fa)展奠定了堅(jian)實(shi)基礎(chu)。
【責任編輯:王鈺】