我国首型混动版长征运载火箭成功发射

　　来源:北京日报我国首型＂混动版＂长征运载火箭成功发射
　　长征六号改运载火箭：
　　我国首型固体捆绑中型运载火箭
　　首次采用自动对接加注技术
　　昨天17时50分，我国首型固体捆绑中型运载火箭长征六号改在太原卫星发射中心成功发射，顺利将浦江二号卫星和天鲲二号卫星送入预定轨道，首飞任务取得圆满成功。这标志着我国新一代运载火箭家族再添新成员，进一步完善了我国新一代运载火箭的型谱建设。
　　回顾我国运载火箭发展史，长征系列运载火箭已迈入＂400+＂发射的崭新征程，但尚未有固体捆绑火箭的先例。长六改运载火箭作为我国第一型＂混合动力＂的新一代长征系列运载火箭，在技术难度高、系统复杂的航天领域也尝试了一次＂跨界＂：火箭芯一、二级直径为3.35米，一级采用两台120吨推力的液氧/煤油发动机，二级采用一台推力18吨的液氧/煤油发动机，芯级捆绑4台2米直径的助推器，助推器采用两段式120吨推力固体发动机，由中国航天科技集团四院研制。为了促成此次＂跨界合作＂，研制人员突破了固体助推器捆绑与分离技术、捆绑点大集中力扩散技术、固液捆绑联合摇摆控制等关键技术；充分发挥了液体发动机性能高、工作时间长和固体发动机推力大、使用维护简单的综合优势，从而实现火箭可靠性更高、性价比更优。同时，依托太原卫星发射中心新建发射工位，长征六号改运载火箭可实现14天快速发射，满足中低轨道卫星高密度发射需求。
　　为了保证发射任务万无一失，火箭芯一级还设置了智能健康诊断系统。点火指令下达后，芯一级液体发动机先点火，健康诊断系统进入工作模式，一旦出现非正常的突发状况，健康诊断系统将立刻做出判断，实施自动紧急关机，同时助推器的固体发动机将不再点火。此外，长征六号改运载火箭在国内首次采用伺服系统在线故障诊断与自适应重构技术，火箭飞行过程中，当某台伺服机构出现故障时，智能＂大脑＂会根据自我诊断后的结果，重新进行计算并分配控制指令，实现火箭飞行的智能控制。
　　值得一提的是，在火箭发射前4小时，前端操作人员已全部撤离塔架，火箭通过无人值守技术完成后续的发射流程。这是我国首次采用自动对接加注技术，实现远程全流程推进剂自动加注。
　　此次发射的浦江二号卫星主要用于开展科学试验研究、国土资源普查等任务，天鲲二号卫星主要用于开展空间环境探测技术试验验证。这次任务是长征系列运载火箭的第412次飞行。
　　本报记者 牛伟坤 通讯员 杨帆 李同 向长征
　　揭秘1
　　长六改有个＂健康管家＂
　　长征六号改运载火箭是我国首型固体捆绑火箭。与常规的运载火箭点火流程不同，火箭发射时，运载火箭芯一级发动机先点火，四个固体发动机助推器再点火。不过，固体发动机一旦点火就无法紧急关机。因此，在固体助推器点火为火箭提供强大起飞推力前，需要对火箭芯级液体发动机的健康状态进行诊断。中国航天科技集团有限公司八院长六改运载火箭的设计师们为其配置了一位＂健康管家＂，即发动机健康诊断系统。
　　其实，我国的液体运载火箭都有一套紧急关机系统，这套系统通常设置在地面机柜中，一旦遇到紧急情况，地面设备可以发出关机指令。长六改运载火箭的设计师们把这套系统搬到了火箭上，这个经集成化、小型化设计后的系统，虽然仅有一本B5书的大小，但其强大的芯片运算能力、快速精准采集发动机参数并进行实时诊断的本事却不可小觑。在芯级液体发动机点火后的2.5秒，健康诊断系统进入发动机诊断窗口；2.5至2.8秒，在短短的0.3秒内，这位＂健康管家＂需要在前期收集的大量数据基础上，对发动机的健康状况进行诊断：若监测到发动机存在问题，要在须臾间完成故障发动机自动紧急关机，确保固体助推器不再执行点火程序，可谓是＂最强大脑＂。设计师们还为火箭配置了三套相同的诊断系统，对发动机状态进行同时诊断，如果有两套及以上系统诊断同时判断故障存在，才确定为发动机故障。
　　健康诊断系统要想正常工作，必须要有一个健康的＂体魄＂，要健康到什么程度呢？长六改运载火箭的芯级发动机为低温液氧煤油发动机，液氧的温度为零下183 ，哪怕在设计师提供的＂隔水隔热服＂的保护下，健康诊断系统周围的环境依然在零下40 ；发动机点火后，周围的温度骤升为130 ，且伴随着强烈振动，工作环境极其恶劣。为此，型号团队根据火箭起飞时刻的环境进行了大量验证试验，终于练就了令设计师满意的产品。本报记者 牛伟坤 通讯员 王猛
　　揭秘2
　　火箭发射前4小时实现＂无人值守＂
　　距离长征六号改运载火箭的首飞还有4小时，前端塔架上所有操作人员早已安全撤离；测控发射大厅里，中国航天科技集团有限公司八院长六改试验队员正在有序推进火箭发射前的各项加注以及测试工作。此次发射任务中，我国运载火箭＂无人值守＂技术完美亮相。
　　在常规的火箭发射流程中，加泄连接器一般采用人工现场手动对接、自动脱落的方式，而长六改运载火箭打造的地面发射支持系统则将火箭芯一级的加泄连接器升级为一款可自动对接的＂智能机械臂＂，以＂一臂之力＂实现了我国运载火箭的首次智能化对接加注。中国航天科技集团有限公司八院805所设计师历时4年攻关，通过跨学科钻研，赋予了机械臂自主学习和空间姿态捕获的能力，让它像长了＂大脑和眼睛＂一样，具备了动态测量、实时跟踪的本事。设计师们还综合运用6个自由度柔性连接的方式和基于导向容差结构的机械被动柔顺方式，实时调整用力方向，让连接器温柔又精准地与箭上阀门对接。在推进剂加注的过程中，随着推进剂加注量的增加，火箭会出现箭体下沉的现象，而机械臂的气动平衡技术，使得连接器和加注管路始终处于悬浮状态。此外，为了确保实现多次可靠对接，设计师利用真空绝热的原理，给连接器定制了一件＂保温服＂，同时采用氮气吹除保护技术，降低环境中的水分含量，从而有效保证了低温环境下加泄连接器再次对接时的可靠性。
　　为了使加泄连接器在加注过程中、在火箭点火至起飞前恶劣的振动环境下保持与箭体接口可靠连接，同时又保证在火箭起飞后与箭体接口的可靠分离，设计师们在进行二级加泄连接器设计时，采用骑搭结构，该结构简单、对接容易、可靠性高，能够让加泄连接器紧紧地抓住火箭；而在分离环节设计时，则采用主动脱落、被动脱落等四重冗余脱落方案，即便在脱落机构卡死、脱落供气失效等极端情况下，二级加泄连接器依然能够实现安全可靠脱落。脱落成功后，二级加泄连接器还有一个重要步骤，那就是快速将连接器迅速收回至塔架，避免因箭体起飞漂移或燃气气流影响，造成连接器与箭体发生碰撞。为此，长六改运载火箭设计了一套强制收回与捕获系统，可以有效控制连接器脱落后的活动范围。
　　中国航天科技集团有限公司八院长六改运载火箭副总设计师张亮说，＂零秒脱落技术的创新为我们型号的流程优化奠定了基础，也是我们深化型号科研生产模式转型的一项重要举措。＂结构简单、高可靠性的连接技术，多重冗余保障的分离方案，强制收回与捕获系统的配合，确保了零秒脱落的万无一失，为实现火箭发射前4小时全体工作人员从发射塔架撤离提供了保障，为新一代火箭迈向智能化发展提供了技术验证、奠定了坚实基础。本报记者 牛伟坤 通讯员 李淼 花剑章