——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:中國航天科技集(ji)團有限公司 發(fa)布(bu)時間(jian):2020-05-08

日前,長征三號(hao)甲系(xi)列運載火(huo)箭在一次次技術跨越(yue)中實(shi)現了(le)具(ju)有里程碑意義(yi)的(de)“百次”發射(she),成為(wei)我(wo)國首個單一型號(hao)發射(she)突(tu)破百次的(de)火(huo)箭。
25年,100次發射。翻開(kai)歷史畫卷,不難(nan)發現,在一(yi)次次技(ji)術創新(xin)(xin)中,長三甲(jia)系列運(yun)載火箭開(kai)創了我國航天史上(shang)多(duo)個(ge)“首次”。這些新(xin)(xin)技(ji)術不僅代表著(zhu)當(dang)時國內的最高(gao)水(shui)平,許多(duo)還達到了世界一(yi)流技(ji)術水(shui)平。
我國首個實現系列化、通用化、組合化的火箭
長三(san)(san)甲(jia)系(xi)列(lie)(lie)運載火(huo)(huo)箭技術起點非常高。按(an)照“系(xi)列(lie)(lie)化、組(zu)合化、通用(yong)化”的“三(san)(san)化”設計(ji)思(si)想,長三(san)(san)甲(jia)、長三(san)(san)乙、長三(san)(san)丙(bing)作為一組(zu)系(xi)列(lie)(lie)火(huo)(huo)箭進(jin)行模塊化、組(zu)合化與整體化優(you)化設計(ji),確定了以長三(san)(san)甲(jia)火(huo)(huo)箭為基(ji)本型的發展模式。
“三(san)(san)化設(she)計”的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)理念對長三(san)(san)甲(jia)及其(qi)發(fa)展(zhan)型(xing)(xing)火箭(jian)(jian)的(de)(de)(de)形成(cheng)和大(da)型(xing)(xing)火箭(jian)(jian)的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)規劃,起到(dao)了(le)重(zhong)要的(de)(de)(de)指導作用。長三(san)(san)甲(jia)系列運(yun)載火箭(jian)(jian)共(gong)同(tong)構成(cheng)了(le)早期我國(guo)高軌道(dao)運(yun)載能(neng)力(li)最大(da)、適(shi)應性最強(qiang)的(de)(de)(de)運(yun)載火箭(jian)(jian)系列,其(qi)運(yun)載能(neng)力(li)可以覆(fu)蓋(gai)世界上絕大(da)多數應用衛星,不僅顯著(zhu)增強(qiang)了(le)我國(guo)商業火箭(jian)(jian)在國(guo)際市場上的(de)(de)(de)競爭能(neng)力(li),也為我國(guo)未來航天事(shi)業的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)創造了(le)良好條件(jian)。
我國首個采用主從冗余控制系統的火箭
上(shang)世紀90年代,長(chang)征(zheng)三號甲(jia)火(huo)箭(jian)(jian)研制(zhi)成功后,進入了(le)工程應用階段。為進一步提高火(huo)箭(jian)(jian)可靠性,研制(zhi)人員經過(guo)8年多的(de)艱苦努(nu)力,2006年平臺加激光(guang)慣組(zu)的(de)主從冗余控(kong)制(zhi)系統(tong)在長(chang)三甲(jia)火(huo)箭(jian)(jian)上(shang)成功應用飛行。
據了(le)解,控制(zhi)系統(tong)級冗余技術是一項國(guo)際(ji)先進(jin)的(de)復雜技術,大(da)大(da)提(ti)高了(le)火(huo)箭(jian)(jian)飛(fei)行(xing)可(ke)靠性。如今(jin),長征系列運(yun)載火(huo)箭(jian)(jian)幾乎都開展了(le)冗余控制(zhi)系統(tong)的(de)設計與應用,為中國(guo)航(hang)天(tian)高密度(du)發射持續成(cheng)功(gong)打(da)下(xia)了(le)堅實基礎(chu)。
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(huo)箭成(cheng)功將嫦娥(e)三號月球探測器(qi)送入太(tai)空(kong),入軌精(jing)度極高,正中萬里之外的“靶心”。
“火箭需要將它直(zhi)接送入(ru)近地點(dian)200公里、遠地點(dian)38萬(wan)公里的地月轉移軌(gui)道,這對(dui)入(ru)軌(gui)精度提出了很(hen)高的要求。”航天科技(ji)集團一院(yuan)長三(san)甲系列運(yun)載火箭總設計師姜杰介紹(shao):“如(ru)果(guo)把火箭發射比(bi)做‘打(da)靶’,這次任務必(bi)須打(da)十環。”
姜杰帶(dai)領(ling)科研人員首次采用了“雙(shuang)激光慣組加衛星導航修正(zheng)”的復合(he)制導技術。她解釋道:“就像給火箭(jian)(jian)安了兩只(zhi)‘眼睛’,一只(zhi)眼睛讓火箭(jian)(jian)按照(zhao)設計好的軌道飛行(xing),另一只(zhi)眼睛精確計算(suan)最佳途徑(jing),隨時修正(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)機校準試車后不分解交付是氫氧發動(dong)機研制史(shi)上具有里程碑(bei)意義的一(yi)項技術。
長(chang)三(san)甲系列運載火(huo)箭(jian)三(san)級氫氧發動(dong)機(ji)校準試車后不分解(jie)技術的(de)研(yan)究與應用,突(tu)破了發動(dong)機(ji)整體真空干燥和(he)整體檢漏新(xin)技術,并建立了適用于(yu)校準試車后不分解(jie)交付的(de)一整套(tao)檢查方法和(he)驗收標準。
實施校(xiao)準試(shi)車(che)不(bu)分解交付(fu)后(hou),火箭消(xiao)除(chu)了發動機早(zao)期失效(xiao)風(feng)險,保證了結構可靠性;消(xiao)除(chu)了發動機校(xiao)準試(shi)車(che)后(hou)分解再裝(zhuang)造成的性能再現性偏(pian)差,提高了發動機可靠性;縮短了裝(zhuang)配(pei)周(zhou)期,節省了發動機分解再裝(zhuang)費用。
我國首個實現“零窗口”發射的低溫火箭
2007年10月24日,長(chang)三甲火(huo)箭將嫦娥一號送(song)入太空,實(shi)現了中國首(shou)次(ci)月球(qiu)探測(ce)活動,同時首(shou)次(ci)實(shi)現了“零(ling)窗口”發(fa)射。
“零窗口”指的是在預(yu)(yu)先(xian)計算(suan)好(hao)的發(fa)射時(shi)間,分秒不差將火(huo)箭(jian)點火(huo)發(fa)射。據長三甲系列(lie)運載火(huo)箭(jian)總體(ti)主任設(she)計師胡煒(wei)介紹(shao),在這個時(shi)刻(ke)發(fa)射,衛星能夠(gou)準(zhun)確進(jin)入預(yu)(yu)定軌道,節省了軌道修(xiu)正的推(tui)進(jin)劑(ji)消耗(hao),從而為后續工作(zuo)留下更多動(dong)力。
胡(hu)煒說:“當時,我國(guo)低溫火箭還沒有準確實施‘零(ling)(ling)窗口’發射的先(xian)例,各系統(tong)崗(gang)位人員在星(xing)箭測試、氣象研判、燃料加(jia)注等各個環節(jie),追求零(ling)(ling)失(shi)誤、零(ling)(ling)差錯(cuo)、零(ling)(ling)故障、零(ling)(ling)缺(que)陷、零(ling)(ling)遺漏,確保發射萬無(wu)一失(shi)。”
當(dang)日18時05分(fen)04秒(miao),我國首次(ci)探(tan)月任務完美實(shi)現“零(ling)窗口(kou)”發射,創造了航天發射史上的“中國奇跡”。
我國首個采用雙向風補償、起飛滾轉技術的火箭
我(wo)國(guo)西(xi)昌(chang)衛星發射(she)中心的高(gao)空(kong)風(feng)風(feng)向主要(yao)是西(xi)向,以往執行東射(she)向任務只需進(jin)行單向風(feng)補償(調整俯(fu)仰程序(xu)角)即可(ke)滿(man)足(zu)發射(she)要(yao)求。
隨著我國北斗導航工程的(de)不斷(duan)推進,為適(shi)應北斗二號任務需求(qiu),長(chang)三甲系列運載(zai)火箭進行了(le)雙向(xiang)風(feng)(feng)補償軌道設計,制定了(le)4條(tiao)風(feng)(feng)補償程序,射前(qian)根(gen)據高(gao)空風(feng)(feng)預報情(qing)況(kuang)進行選擇即可,極大地提高(gao)了(le)火箭的(de)發(fa)射適(shi)應能(neng)力。
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,長三丙(bing)改二(er)型火(huo)箭迎來首飛,圓滿完成了探月工程三期再入返回飛行試(shi)驗器(qi)發射任(ren)務。
據(ju)專家介紹,這次任(ren)務首(shou)次實現(xian)了(le)我國現(xian)役運載火(huo)(huo)(huo)箭(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)量(liang)技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)升級換代。長三丙改(gai)二型火(huo)(huo)(huo)箭(jian)(jian)采用了(le)天(tian)基(ji)測(ce)(ce)(ce)量(liang)技(ji)(ji)術(shu)(shu),即通過天(tian)基(ji)中(zhong)繼星向地面技(ji)(ji)術(shu)(shu)人(ren)(ren)員(yuan)傳輸(shu)火(huo)(huo)(huo)箭(jian)(jian)飛(fei)行(xing)過程(cheng)(cheng)的(de)(de)實時(shi)(shi)遙測(ce)(ce)(ce)數(shu)據(ju),對飛(fei)行(xing)中(zhong)的(de)(de)火(huo)(huo)(huo)箭(jian)(jian)進(jin)行(xing)全程(cheng)(cheng)實時(shi)(shi)測(ce)(ce)(ce)控。同時(shi)(shi),最新(xin)的(de)(de)高碼速(su)傳輸(shu)技(ji)(ji)術(shu)(shu)可增加測(ce)(ce)(ce)量(liang)點、提高數(shu)據(ju)傳輸(shu)速(su)度、增大數(shu)據(ju)傳輸(shu)量(liang),與天(tian)基(ji)測(ce)(ce)(ce)量(liang)技(ji)(ji)術(shu)(shu)一起(qi),保證地面技(ji)(ji)術(shu)(shu)人(ren)(ren)員(yuan)即時(shi)(shi)掌握(wo)火(huo)(huo)(huo)箭(jian)(jian)的(de)(de)飛(fei)行(xing)動態,進(jin)一步(bu)降低測(ce)(ce)(ce)控盲區(qu)。
這次發射,火箭首次采用了5兆碼速率的傳輸技術,可以測量更(geng)多(duo)的環境(jing)參(can)數(shu),如振動、沖擊等高頻(pin)參(can)數(shu),對觀察火箭飛行(xing)的狀態、掌握火箭飛行(xing)環境(jing)提供了更(geng)多(duo)依據(ju)。
測量技(ji)(ji)術的(de)升級(ji)換代推動了(le)我國(guo)無線遙測傳輸(shu)技(ji)(ji)術的(de)發展(zhan),將我國(guo)現役運載(zai)火(huo)箭測量技(ji)(ji)術帶入了(le)高碼速時代,為我國(guo)新(xin)(xin)一代運載(zai)火(huo)箭數據(ju)獲取與傳輸(shu)技(ji)(ji)術創新(xin)(xin)奠定了(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(sui)著中國(guo)探月工(gong)程(cheng)和北斗導航工(gong)程(cheng)的立項研制(zhi),長三甲系(xi)列火(huo)箭(jian)迎來了更大挑戰。為應(ying)對高(gao)密度(du)發射任務,長三甲系(xi)列火(huo)箭(jian)應(ying)用了一(yi)些創(chuang)新(xin)模式和有效方法。
長三(san)甲系列運載火箭(jian)研(yan)制(zhi)團(tuan)隊(dui)通過壓(ya)縮(suo)發射隊(dui)伍規模,優化發射場測試發射流程,開(kai)展“去任務化”設計,實施遠程快速協同設計,交叉并(bing)行作業(ye)等,確保了一支隊(dui)伍能夠同時承擔兩枚火箭(jian)發射任務,使(shi)火箭(jian)研(yan)制(zhi)生產(chan)能力從一年2-3枚提高(gao)(gao)到8-10枚;發射周(zhou)期從60天(tian)減少到21天(tian),發射隊(dui)伍從300人降到150人左(zuo)右(you),為高(gao)(gao)密度發射任務的(de)圓(yuan)滿完成和運載火箭(jian)管理技術的(de)創(chuang)新發展奠定了堅實基礎。
【責任編輯:王鈺】
