“神箭”再送“神舟” 長二F火箭更可靠更安全更靈活
人民網(wǎng)酒泉6月17日電 (趙竹青、翁奇羽)酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心傳來佳音!6月17日9時(shí)22分,我國長征二號(hào)F遙十二運(yùn)載火箭(簡稱“長二F火箭”)劃破蒼穹,成功將載有3位航天員的神舟十二號(hào)飛船送入預(yù)定軌道。我國載人航天工程空間站在軌建造階段首次載人發(fā)射取得圓滿成功,為后續(xù)任務(wù)順利實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
長二F火箭由航天科技集團(tuán)有限公司所屬中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院(以下簡稱“火箭院”)抓總研制,是目前我國唯一一型載人運(yùn)載火箭,自首飛以來共成功實(shí)施7次載人發(fā)射任務(wù),均取得“滿分”的驕人成績。
為了圓滿完成空間站在軌建造階段的高密度發(fā)射任務(wù),中國航天史上這枚技術(shù)最復(fù)雜、可靠性和安全性最高的航天員“專列”,進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn),其可靠性和安全性再上新臺(tái)階。
火箭更可靠
火箭院長二F火箭總指揮荊木春介紹,長二F遙12火箭共進(jìn)行109項(xiàng)技術(shù)狀態(tài)更改,其中有70余項(xiàng)與可靠性提升相關(guān)。這些改進(jìn)不涉及重大技術(shù)狀態(tài)變化,主要是為了消除薄弱環(huán)節(jié)。
如針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火失效風(fēng)險(xiǎn),將主機(jī)傳火孔直徑從4毫米改為6毫米,進(jìn)一步提升點(diǎn)火可靠性;根據(jù)位置不同,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)游機(jī)推力室噴注口提出更加精細(xì)的角度設(shè)計(jì)要求,使推進(jìn)劑能夠更加充分地融合、更加高效地燃燒,為火箭提供強(qiáng)勁動(dòng)力……
每一處改進(jìn),都體現(xiàn)了研制人員對(duì)可靠性的不懈追求,背后都意味著無數(shù)次的理論分析、數(shù)學(xué)仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證。當(dāng)火箭的可靠性越來越接近1的時(shí)候,小數(shù)點(diǎn)后每一個(gè)數(shù)字的微小變化,實(shí)現(xiàn)起來都無比艱辛。長二F火箭總體副主任設(shè)計(jì)師秦曈說:“在可靠性已經(jīng)相當(dāng)高的情況下,再提升,難度可想而知!
火箭院長二F火箭總體主任設(shè)計(jì)師常武權(quán)用考試打比方,從50分提高到90分相對(duì)容易一些,但從90分提高到91分,甚至91.1分,盡管只有0.1分的提升,但背后的工作并不比從50分提高到90分少。
火箭院長二F火箭副總師劉烽堅(jiān)定地說:“為了確保任務(wù)成功、確保航天員安全,只要能換來百分之零點(diǎn)零幾,甚至是零點(diǎn)零零幾的指標(biāo)提升,我們所做的任何工作都是值得的。”
越是艱難越向前。這支驍勇善戰(zhàn)的隊(duì)伍,精益求精,盡善盡美,最終將長二F火箭的可靠性從指標(biāo)要求的0.97提升到0.9894,再次刷新了其自身紀(jì)錄,處于世界前列。
航天員更安全
載人航天,人命關(guān)天。長二F遙十一火箭在發(fā)射神舟十一號(hào)飛船時(shí),安全性評(píng)估值達(dá)0.997,但研制隊(duì)伍在追求安全性的道路上從未止步。為確保航天員安全,遙12火箭逃逸安控體制進(jìn)行了更改,提高了保密安全性能和抗干擾性能?刂铺右莅l(fā)動(dòng)機(jī)新增了點(diǎn)火功能,進(jìn)一步提高了火箭的安全性。
假如火箭突發(fā)意外情況,逃逸系統(tǒng)啟動(dòng),逃逸飛行器像“拔蘿卜”一樣帶著返回艙飛離故障火箭。返回艙與逃逸飛行器分離后,打開降落傘,緩慢降落到地面。但開傘過程中,返回艙會(huì)受到地面低空風(fēng)的極大影響。
以前逃逸飛行器只能往一個(gè)固定的方向逃逸,存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。劉烽舉了個(gè)例子,“如果說逃逸飛行器只能向東逃逸,正好這時(shí)地面吹來一股向西的風(fēng),這樣,返回艙處于開傘狀態(tài)的時(shí)候,很可能又被吹回到故障火箭的附近,航天員就比較危險(xiǎn)。”
研制人員在現(xiàn)有的控制逃逸發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上,通過對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)整,新增發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火功能,使逃逸飛行器可以向垂直于地面風(fēng)的方向逃逸,更加安全、靈活!氨热缯f,地面刮的是南風(fēng)或者是北風(fēng),現(xiàn)在我的逃逸能力提升了,可以提前選擇與南風(fēng)或北風(fēng)垂直的東方向逃逸,避開地面風(fēng)!背N錂(quán)說。
逃逸系統(tǒng)改進(jìn)后,火箭安全性評(píng)估值達(dá)0.99996這一國際先進(jìn)水平。常武權(quán)通俗地解釋了小數(shù)點(diǎn)后這一串?dāng)?shù)字的意義,“就目前的技術(shù)狀態(tài),長二F火箭需要發(fā)射十萬次,才會(huì)有4次逃逸失敗,平均一萬次發(fā)射,還不到一次逃逸失敗的情況。在保障航天員安全方面,它比‘萬無一失’的水平還要高一些!
活動(dòng)發(fā)射平臺(tái)更便捷
在這次任務(wù)中,地面支持系統(tǒng)人員更加胸有成竹了,因?yàn)闉榱诉m應(yīng)空間站在軌建造及長期運(yùn)營需求,他們對(duì)火箭活動(dòng)發(fā)射平臺(tái)進(jìn)行了全面大修,同時(shí)基于可靠性、操作性、維修性、應(yīng)用成熟型號(hào)的成熟技術(shù)等多方面考慮,對(duì)平臺(tái)進(jìn)行了升級(jí)改進(jìn)。
火箭院長二F火箭地面發(fā)射支持系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師劉海波介紹,最典型的就是在發(fā)射平臺(tái)改進(jìn)設(shè)計(jì)過程中,大范圍采用冗余設(shè)計(jì),不斷提高其可靠性。此外,活動(dòng)發(fā)射平臺(tái)的操作便捷性也顯著提升;顒(dòng)發(fā)射平臺(tái)總體設(shè)計(jì)師任曉偉舉了個(gè)例子,平臺(tái)上有兩臺(tái)“方向機(jī)”,一主一備。原來,如果主機(jī)發(fā)生故障,需要手動(dòng)拆除主機(jī)上的配件,再給備用機(jī)裝上一個(gè)新的配件,全程約2小時(shí)!艾F(xiàn)在加一個(gè)離合手柄,1分鐘就能完成主備機(jī)的切換,效率有了質(zhì)的飛躍”,任曉偉說。
一些在長征五號(hào)、長征七號(hào)運(yùn)載火箭活動(dòng)發(fā)射平臺(tái)上得到驗(yàn)證的成熟技術(shù)和產(chǎn)品,也用于替代那些老化的,工藝或技術(shù)過時(shí)的產(chǎn)品。如用行星齒輪減速器代替支撐臂上原來使用的滾柱密切圓減速器,使傳動(dòng)效率由60%左右提升至95%左右……
“這次任務(wù)政治意義重大,我們必須確保順利、圓滿”,劉海波說。通過這一項(xiàng)項(xiàng)細(xì)微處的改進(jìn),型號(hào)隊(duì)伍做到了心中有數(shù)。無論是在垂直總裝測試廠房,還是在發(fā)射塔架,以及轉(zhuǎn)場途中,站立在活動(dòng)發(fā)射平臺(tái)上的長二F火箭,這一路走得更穩(wěn)、走得更準(zhǔn),走得更加從容、自信。
首次采用起飛滾轉(zhuǎn)技術(shù),更靈活
本次發(fā)射中,長二F載人狀態(tài)火箭還首次采用了起飛滾轉(zhuǎn)技術(shù),更加靈活。
以往,長二F火箭的任務(wù)較為單一,射向基本一致,火箭點(diǎn)火起飛后,經(jīng)過俯仰轉(zhuǎn)彎等姿態(tài)調(diào)整,直接瞄準(zhǔn)一個(gè)固定的射向,在一個(gè)射面內(nèi)飛行即可。但后續(xù)空間站在建造和長期運(yùn)營過程中,軌道傾角會(huì)有0.1°到0.5°的變化范圍。
而火箭要適應(yīng)這種變化,有兩種方法:一是針對(duì)每次任務(wù)的軌道傾角,改造瞄準(zhǔn)間,確定火箭射向;二是通過火箭自身起飛滾轉(zhuǎn)適應(yīng)軌道傾角的變化和射向的變化。前者工作量巨大,并非最佳方案。
因此,型號(hào)隊(duì)伍根據(jù)任務(wù)特點(diǎn),從火箭自身出發(fā),在載人狀態(tài)的長二F火箭上首次應(yīng)用起飛滾轉(zhuǎn)技術(shù),使火箭起飛后在空中轉(zhuǎn)體,轉(zhuǎn)到合適的角度后,再飛向任務(wù)要求的方向。采用該技術(shù)以后,長二F火箭更加靈活,任務(wù)適應(yīng)能力也進(jìn)一步提高。
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