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新一代運(yùn)載火箭誕生記

  • 發(fā)布時(shí)間:2015-09-22 02:32:01  來源:科技日?qǐng)?bào)  作者:佚名  責(zé)任編輯:羅伯特

  9月20日,太原衛(wèi)星發(fā)射中心,由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司研制的我國(guó)新一代運(yùn)載火箭首飛箭——長(zhǎng)征六號(hào)成功發(fā)射,將20顆微小衛(wèi)星送入太空。自2009年批復(fù)立項(xiàng)至今,長(zhǎng)征六號(hào)動(dòng)載火箭歷時(shí)6年多的研制攻關(guān),記錄著我國(guó)新一代運(yùn)載火箭從無到有、不斷跨越的艱辛歷程。

  從零開始繪藍(lán)圖

  自1970年長(zhǎng)征一號(hào)發(fā)射成功以來,我國(guó)先后成功研制了15個(gè)型號(hào)的運(yùn)載火箭,組成了相對(duì)完備的現(xiàn)役運(yùn)載火箭型譜,具備完整的獨(dú)立進(jìn)入空間能力。上世紀(jì)90年代,航天強(qiáng)國(guó)開始了新型運(yùn)載火箭的研制,提高可靠性、降低發(fā)射成本、提升運(yùn)載能力成為新型火箭的發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)也提出了發(fā)展新一代運(yùn)載火箭的設(shè)想。

  2008年7月,中國(guó)航天科技集團(tuán)明確,由上海航天技術(shù)研究院組織開展長(zhǎng)征六號(hào)新型液體運(yùn)載火箭的研制工作。

  從事全新型號(hào)的研制是研制團(tuán)隊(duì)夢(mèng)寐以求的事,但緊隨而來的是前行路上的重重困難——全新動(dòng)力系統(tǒng)、更高安全可靠性要求、低成本發(fā)射控制要求、短周期發(fā)射要求……新一代火箭與現(xiàn)役長(zhǎng)征系列火箭有著巨大差異。在沒有成熟經(jīng)驗(yàn)參考的情況下,創(chuàng)新成為唯一出路。

  發(fā)動(dòng)機(jī)自生增壓系統(tǒng)、燃?xì)鉂L控、“三平”測(cè)發(fā)、復(fù)合材料夾層共底貯箱、新型電氣系統(tǒng)……一個(gè)個(gè)大膽的設(shè)想,在一次次通宵達(dá)旦的討論中被提出。

  經(jīng)過反復(fù)研討論證,研制團(tuán)隊(duì)僅用不到半年時(shí)間就完成火箭優(yōu)化方案,解決了運(yùn)載能力、測(cè)發(fā)流程、整體起豎可行性、火箭可控性、新型結(jié)構(gòu)方案等難題,總體技術(shù)指標(biāo)滿足立項(xiàng)要求。

  創(chuàng)新采用氧箱自生增壓方案

  參照國(guó)際運(yùn)載火箭發(fā)展方向,長(zhǎng)征六號(hào)主要?jiǎng)恿x用了新研制的高比沖、大推力、無毒無污染液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。為保證火箭的運(yùn)載能力和可靠性,優(yōu)化總體構(gòu)型,盡量簡(jiǎn)化系統(tǒng)就成為研制團(tuán)隊(duì)考慮的首要問題。

  綜合各種因素,設(shè)計(jì)師們提出在發(fā)動(dòng)機(jī)增壓輸送系統(tǒng)中,采用含有一定雜質(zhì)的氧箱自生增壓技術(shù),實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)氧箱的內(nèi)部增壓。此方案一經(jīng)提出,面臨著各方的壓力。

  有專家建議采用氦氣加溫增壓方案,但研制團(tuán)隊(duì)則堅(jiān)持采用更具創(chuàng)新性、技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性的自生增壓方案。相較而言,自生增壓方案可取消一整套氦氣增壓系統(tǒng),優(yōu)化火箭總裝方案,同時(shí)有效提升火箭運(yùn)載能力。但自生增壓氣體中含有微量雜質(zhì)氣體,可能對(duì)閥門和發(fā)動(dòng)機(jī)造成影響,當(dāng)時(shí)世界上尚無可借鑒的成功案例,使得自生增壓方案面臨重重困難。

  面對(duì)困難和質(zhì)疑,研制團(tuán)隊(duì)沒有動(dòng)搖,迅速組織隊(duì)伍開展自生增壓技術(shù)攻關(guān),詳細(xì)分析雜質(zhì)氣體對(duì)增壓輸送系統(tǒng)的影響,開展消除措施的有效性驗(yàn)證。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)試車數(shù)據(jù)及總體參數(shù),他們進(jìn)行了自增壓方案論證、增壓計(jì)算、對(duì)比分析,最終確定了設(shè)計(jì)方案。

  2012年11月,長(zhǎng)征六號(hào)火箭迎來研制歷程中最關(guān)鍵的考驗(yàn)——一子級(jí)熱試車。這不僅要考核火箭的增壓輸送系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī),還包括控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)和附加系統(tǒng),對(duì)火箭研制具有里程碑式意義。伴隨著震耳欲聾的轟鳴和蒸騰的烈焰,170秒試車過程中增壓輸送系統(tǒng)增壓正常、控制系統(tǒng)按預(yù)定程序發(fā)出控制指令、伺服機(jī)構(gòu)雙向擺動(dòng)順利完成、燃?xì)鉂L控按預(yù)定程序完成多次打開關(guān)閉,首次熱試車圓滿成功。

  接下來,2013年4月,二子級(jí)熱試車試驗(yàn)成功;2013年7月,三子級(jí)熱試車試驗(yàn)成功。三次熱試車的圓滿完成,充分驗(yàn)證了自增壓技術(shù)的可行性,為長(zhǎng)征六號(hào)首飛奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

  拉開新一代運(yùn)載火箭騰飛序幕

  2013年9月,長(zhǎng)征六號(hào)火箭正式轉(zhuǎn)入試樣研制階段。同時(shí)研制團(tuán)隊(duì)進(jìn)駐太原衛(wèi)星發(fā)射中心,開展整箭發(fā)射場(chǎng)合練,為最后的發(fā)射做準(zhǔn)備。

  這是長(zhǎng)征六號(hào)在基地的首次亮相,新型號(hào)、新工位、新設(shè)備、新隊(duì)伍、新流程、新狀態(tài)、新技術(shù)……一切都是從頭開始,有待仔細(xì)磨合。

  推進(jìn)劑加注是發(fā)射場(chǎng)合練試驗(yàn)中的重要考核項(xiàng)目之一。雖然基地在常規(guī)推進(jìn)劑加注方面已經(jīng)有成熟經(jīng)驗(yàn),但液氧煤油加注系統(tǒng)卻是首次與運(yùn)載火箭見面,每一個(gè)過程都要小心翼翼,需經(jīng)過再三論證。2013年12月,合練任務(wù)圓滿完成,為長(zhǎng)征六號(hào)的發(fā)射積累了一整套完備的數(shù)據(jù)和流程。

  2015年7月,長(zhǎng)征六號(hào)Y1箭產(chǎn)品正式出廠;9月20日,火箭發(fā)射圓滿成功。長(zhǎng)征六號(hào)采用了與長(zhǎng)征五號(hào)、長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭基本相同的動(dòng)力系統(tǒng)和電氣系統(tǒng),其發(fā)射成功標(biāo)志著我國(guó)在運(yùn)載火箭現(xiàn)代化、推進(jìn)劑無毒化方向邁出了堅(jiān)實(shí)一步,并將推動(dòng)多星發(fā)射裝置系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展,也拉開了我國(guó)新一代運(yùn)載火箭騰飛的序幕。(科技日?qǐng)?bào)北京9月21日電)

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