【科技前沿】

　　我國首型固體(ti) 捆綁運載火箭長征六號改

　　——固液混動，信步蒼穹

　　光明日報北京3月29日電 光明日報記者 張蕾 光明日報通訊員 向長征 李同

　　2022年3月29日，由中國航天科技集團八院抓總研製的我國首型固體(ti) 捆綁運載火箭長征六號改（以下簡稱“長六改”）在太原衛星發射中心點火升空，成功將兩(liang) 顆衛星送入預定軌道。

　　回顧我國運載火箭發展史，長征係列運載火箭已邁入400+發射的嶄新征程，但尚未有固體(ti) 捆綁火箭的先例。作為(wei) 我國新一代同時也是首型“混合動力”長征係列運載火箭，長六改在技術難度高、係統複雜的航天領域也算是“玩”了一把跨界，充分發揮液體(ti) 發動機性能高、工作時間長和固體(ti) 發動機推力大、工作可靠、使用維護簡單的綜合優(you) 勢，進一步完善了運載火箭型譜，大幅提升了我國進入、利用和探索空間的能力。

　　固液發動機，實現完美搭配

　　固體(ti) 發動機推力大、簡單可靠的特點，在長六改上體(ti) 現得淋漓盡致。據中國航天科技集團八院長六改總指揮洪剛介紹，長六改的芯一級捆綁了4台以固體(ti) 燃料為(wei) 動力的助推器，單枚助推推力可達120噸，刷新了長征係列運載火箭的最快“起跑”紀錄。同時，借助固體(ti) 發動機結構相對簡單、部組件少、可靠性高、操作維護方便、貯存時間長的優(you) 勢，長六改箭上的管路係統減少了55%，可在發射場直接安裝固體(ti) 助推器，實現捆綁火箭14天快速發射。

　　不過，如此一枚“硬漢”，並非我們(men) 想象中的“糙漢”。“為(wei) 了克服在飛行過程中固液發動機聯合工作帶來的複雜力和熱環境，我們(men) 建立了全麵完整的捆綁火箭力學環境條件設計方法體(ti) 係和氣固兩(liang) 相噴流底部熱環境預示模型，並在國內(nei) 首次定量描述了聲致振動特性，通過精準預示和控製措施，有效確保了衛星‘乘客’的乘坐舒適性。”中國航天科技集團八院長六改總設計師張衛東(dong) 說。

　　既要捆得牢，又要分得開

　　據悉，長六改的捆綁連接解鎖裝置屬於(yu) “前端輔助傳(chuan) 力+後端主傳(chuan) 力”，相當於(yu) 利用“肩扛+托舉(ju) ”兩(liang) 種力量連接起助推器與(yu) 芯級。為(wei) 了進一步優(you) 化結構重量，研製團隊打造了一款輕量化捆綁連接解鎖裝置，在運載火箭停放和飛行階段下，可承受並有效傳(chuan) 遞軸向和徑向載荷。

　　不過，完成“使命”後，助推器與(yu) 芯級安全分離，是捆綁火箭飛行過程中最關(guan) 鍵的分離程序之一。“為(wei) 了確保在惡劣的力熱環境、發動機後效推力、氣動阻力等複雜幹擾情況下，助推器與(yu) 芯級能夠安全分離，研製團隊合理選擇分離動力源並優(you) 化布局，結合分離時序等設計，消除了眾(zhong) 多幹擾因素對分離的影響，確保助推器分得開、分得穩。”據洪剛講，在研製階段，長六改成功實施3次固體(ti) 助推捆綁地麵分離試驗，進一步驗證了助推分離技術方案的有效性。

　　有了“智能大腦”，才能穩定飛行

　　在飛行過程中，長六改的芯級與(yu) 助推器發動機都要擺動，共同控製火箭的姿態。由於(yu) 固液兩(liang) 種發動機的特點和伺服機構的動態特性不同，芯級與(yu) 助推器之間勢必存在幹擾，給火箭的穩定飛行帶來不利影響。為(wei) 此，研製團隊創新性地采用聯合搖擺控製方案，通過優(you) 化不同飛行階段的擺角分配，克服了長六改在飛行過程中受到的諸多幹擾，讓火箭能夠“優(you) 雅端莊”地信步蒼穹。

　　在固體(ti) 助推器分離的瞬間，失去了大推力固體(ti) 發動機的加持，長六改可能麵臨(lin) “空中大刹車”的危險。怎麽(me) 辦？研製團隊想出了妙招——助推分離前，讓火箭控製係統智能監測固體(ti) 發動機的工作狀態，將整箭控製策略從(cong) 最初的聯合擺動控製平穩過渡到芯級單獨控製，從(cong) 而最大限度地保證了火箭拋掉助推前後的穩定飛行。