航天科技研制“長(zhǎng)三乙”火箭在改進(jìn)中飛出新紀(jì)錄
航天科技研制“長(zhǎng)三乙”火箭在改進(jìn)中飛出新紀(jì)錄

文章來(lái)源:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司 發(fā)布時(shí)間:2013-12-04
承擔(dān)此次嫦娥三號(hào)探測(cè)器發(fā)射任務(wù)的長(zhǎng)征三號(hào)乙改進(jìn)型運(yùn)載火箭,為捆綁式三級(jí)液體運(yùn)載火箭。與承擔(dān)嫦娥二號(hào)發(fā)射任務(wù)的火箭相比,這枚火箭采用了多項(xiàng)新技術(shù),進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)狀態(tài)更改,突破了多軌道、窄窗口發(fā)射和高精度入軌技術(shù),可靠性和安全性也得到進(jìn)一步提高。
作為我國(guó)在國(guó)際商業(yè)發(fā)射服務(wù)市場(chǎng)上的主力火箭,長(zhǎng)三乙近些年來(lái)取得了輝煌的成績(jī)。長(zhǎng)三乙總設(shè)計(jì)師姜杰表示:“近三年來(lái),長(zhǎng)三乙承擔(dān)了探月工程、北斗工程、通信衛(wèi)星等共26次發(fā)射任務(wù),全部取得了成功。”在高密度發(fā)射的情況下能取得如此顯赫的成績(jī),實(shí)屬不易。但即便這樣,來(lái)自中國(guó)航天科技集團(tuán)公司一院的長(zhǎng)三乙研制團(tuán)隊(duì)在對(duì)待此次嫦三發(fā)射任務(wù)時(shí),仍然不敢有絲毫自滿與懈怠。
提前驗(yàn)證新技術(shù)
作為一枚老牌火箭,長(zhǎng)三乙近年來(lái)進(jìn)行了不少技術(shù)革新和軟硬件升級(jí)。再加上此次任務(wù)對(duì)精度要求的提高,與嫦娥二號(hào)任務(wù)相比,這枚火箭對(duì)多項(xiàng)技術(shù)、軟硬件進(jìn)行了升級(jí)換代。“我們有意識(shí)地將一些新技術(shù)提前進(jìn)行飛行驗(yàn)證,這枚火箭上一多半新技術(shù)都已經(jīng)過(guò)飛行試驗(yàn),可靠性得到了確認(rèn),一些沒(méi)辦法上天試驗(yàn)的,我們都在地面進(jìn)行了充分驗(yàn)證。”姜杰說(shuō)。
與嫦二相比,此次嫦三任務(wù)對(duì)精度的要求提高了三倍多,這使火箭的制導(dǎo)控制系統(tǒng)面臨巨大的考驗(yàn)。早在2006年接到任務(wù)時(shí),該研制團(tuán)隊(duì)就開始琢磨如何滿足高精度的要求,經(jīng)過(guò)反復(fù)討論、驗(yàn)證,最終確定采用雙激光慣組加衛(wèi)星導(dǎo)航修正的復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)。
控制系統(tǒng)就是火箭的大腦,它直接關(guān)系到火箭的飛行姿態(tài)是否穩(wěn)定,能否精確入軌。“雙慣組制導(dǎo)就好比是火箭的兩只眼睛,而衛(wèi)星導(dǎo)航的作用就是給火箭指路,不僅火箭能更清楚地自己看路,旁邊還有衛(wèi)星幫忙導(dǎo)航,這樣就能保證火箭入軌的高精度。”長(zhǎng)三乙火箭副總設(shè)計(jì)師汪玲介紹說(shuō),這項(xiàng)技術(shù)在去年已經(jīng)完成了飛行驗(yàn)證,效果也很理想。
為了達(dá)到可視化的目的,圖像技術(shù)的應(yīng)用也是這枚火箭的一個(gè)看點(diǎn)。這不僅能讓設(shè)計(jì)師們實(shí)時(shí)、直觀地看到火箭飛行的狀態(tài),也能讓普通觀眾通過(guò)電視直播畫面清楚地看到火箭飛行中的幾個(gè)分離動(dòng)作。在此之前,設(shè)計(jì)師們只能通過(guò)觀看模擬動(dòng)畫和參數(shù)來(lái)確定火箭飛行是否正常、穩(wěn)定。
正所謂外行看熱鬧,內(nèi)行看門道。火箭副總設(shè)計(jì)師劉建忠說(shuō),設(shè)計(jì)師們主要是觀察助推器分離、一二級(jí)火箭分離、整流罩分離、二三級(jí)火箭分離、探測(cè)器與火箭分離等幾個(gè)火箭飛行中的關(guān)鍵動(dòng)作的完成情況,這樣就能直觀地看到火箭飛行正常與否。
此外,因?yàn)橐谠虑蛏宪浿懀先?ldquo;四條腿”,設(shè)計(jì)師們?yōu)槠淞可矶ㄖ屏艘粋€(gè)高支架,使其能穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)?ldquo;坐”在火箭上。
“瘦身”就是增運(yùn)載
與嫦二相比,嫦三的體重增加了1300千克,如何直接將其精準(zhǔn)地送入38萬(wàn)公里的地月轉(zhuǎn)移軌道,是對(duì)火箭的嚴(yán)峻考驗(yàn)。
為了擔(dān)負(fù)嫦三的重量,這枚火箭對(duì)自身的體重進(jìn)行了嚴(yán)格控制。“減重”是火箭對(duì)其單機(jī)產(chǎn)品下達(dá)的死命令。“火箭的大多數(shù)產(chǎn)品都頂著減重的指標(biāo),其中氣瓶、貯箱和防晃板等一共減了約30千克的體重,對(duì)火箭‘瘦身’的貢獻(xiàn)最大。”副總指揮金志強(qiáng)介紹道,“當(dāng)然,在給火箭減重的同時(shí),還要滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。”
在此前的發(fā)射任務(wù)中,長(zhǎng)三乙火箭都是使用3個(gè)20升的鈦合金氣瓶,為了滿足減重的指標(biāo),設(shè)計(jì)師們經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)新型復(fù)合材料不僅在強(qiáng)度上能夠滿足需求,重量也比鈦合金輕了不少。據(jù)了解,這枚火箭上裝載了新型復(fù)合材料氣瓶,不僅容量更大,重量也減少了10千克左右。
火箭貯箱不太平整的壁板也被身負(fù)減重指標(biāo)的設(shè)計(jì)師們盯上,通過(guò)改進(jìn)生產(chǎn)加工工藝,貯箱壁板變得更薄、更輕,在強(qiáng)度滿足指標(biāo)要求的前提下成功減重約10千克。
因?yàn)殚L(zhǎng)三乙裝載的是液體燃料,為了防止燃料晃動(dòng)影響飛行姿態(tài),火箭的燃料箱體里面通常都要放置防晃板。經(jīng)過(guò)對(duì)這枚火箭燃料箱體里的防晃板重新設(shè)計(jì),也為火箭成功“瘦身”10千克。
跑好“接力賽”的第一棒
“準(zhǔn)時(shí)發(fā)射、準(zhǔn)確入軌、圓滿成功,是這次火箭發(fā)射任務(wù)的目標(biāo)。”長(zhǎng)三乙火箭總指揮岑拯說(shuō),“此次嫦三任務(wù)是我國(guó)探月工程中的一個(gè)里程碑,因此對(duì)整個(gè)火箭研制團(tuán)隊(duì)也無(wú)需太多動(dòng)員,大家心里都十分清楚任務(wù)的重要性。”
為了當(dāng)好嫦三奔月的“天梯”,跑好這場(chǎng)“接力賽”的第一棒,這枚火箭進(jìn)行了充分的準(zhǔn)備。“打得越準(zhǔn),就越能為嫦三節(jié)省軌道修正所需的燃料,對(duì)后續(xù)任務(wù)的完成幫助也越大。”一位團(tuán)隊(duì)成員如是說(shuō)。
在產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性方面,從單機(jī)質(zhì)量的檢測(cè),到新技術(shù)的驗(yàn)證,再到專家的復(fù)核復(fù)算,火箭研制團(tuán)隊(duì)對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)、高可靠性的追求近乎苛刻。由于此次任務(wù)的特殊性,該團(tuán)隊(duì)的各項(xiàng)工作都按照首飛的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行,姜杰表示,“所有涉及這枚火箭的產(chǎn)品,從單機(jī)到元器件,我們都是優(yōu)中選優(yōu),整箭也進(jìn)行了多達(dá)兩輪35次的總檢查。”
在人員構(gòu)成上,這枚火箭的研制團(tuán)隊(duì)全部由精兵強(qiáng)將組成,每個(gè)人都是專業(yè)技術(shù)骨干,整個(gè)研制隊(duì)伍經(jīng)過(guò)了多次發(fā)射任務(wù)的考驗(yàn),技術(shù)精湛,經(jīng)驗(yàn)豐富。此外,組織、管理、保障等各個(gè)方面的工作,都有一個(gè)明確的總目標(biāo)——確保任務(wù)成功。
“能力強(qiáng),發(fā)射次數(shù)多,成功率高。”當(dāng)被問(wèn)及為何選中長(zhǎng)三乙執(zhí)行此次嫦三發(fā)射任務(wù)時(shí),岑拯簡(jiǎn)明的回答中流露出他對(duì)這枚火箭滿滿的信心。“能者就應(yīng)當(dāng)多勞,這幾年長(zhǎng)三乙高密度發(fā)射,承擔(dān)發(fā)射任務(wù)之多,成功率之高,讓它得到了更多的信任,也讓我們整個(gè)研制團(tuán)隊(duì)信心倍增。”