我國首型“混動版”長征運載火箭麵世
“3、2、1,點火,起飛!”3月29日17時50分,太原衛星發射中心,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),宛如一條巨龍噴湧著熊熊烈焰直奔蒼穹,成功將浦江二號和天鯤二號衛星送入預定軌道,首次發射任務取得圓滿成功。
長六改運載火箭作為(wei) 我國第一型“混合動力”的新一代長征係列運載火箭,在技術難度高、係統複雜的航天領域也玩了一把“跨界合作”——長六改運載火箭充分結合了固體(ti) 動力推力大、響應快,液體(ti) 動力推力穩、比衝(chong) 高的優(you) 勢,首次采用液體(ti) 芯級捆綁四枚固體(ti) 助推器,實現了我國固體(ti) 捆綁等一係列技術新突破,為(wei) 我國新一代運載火箭的創新發展奠定了堅實基礎。
“固液混動”輸出動力強勁又“舒適”
固體(ti) 發動機推力大、簡單可靠的特點在長六改運載火箭上體(ti) 現得淋漓盡致。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最快“起跑”紀錄,可以說,“如利劍出鞘”。
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,長六改運載火箭箭上管路係統減少55%、可實現固體(ti) 助推器在發射場直接安裝、並實現捆綁火箭14天快速發射。
中國航天科技集團四院長六改固體(ti) 發動機總設計師王健儒介紹,長六改運載火箭捆綁的四枚分段式固體(ti) 助推發動機由四院自主研製,這是四院的分段式固體(ti) 發動機首次上天飛行、首次實現型號工程化應用,實現了固體(ti) 運載技術的跨越式發展。
此外,如此龐大的“硬漢子”可不是人們(men) 想象中的“糙漢子”。為(wei) 克服在飛行過程中固液發動機聯合工作帶來的複雜力、熱環境,研製人員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,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,有效確保了長六改火箭上“乘客”的乘坐舒適性。
“肩扛+托舉(ju) ”使捆綁更牢靠
長六改運載火箭通過“前端輔助傳(chuan) 力+後端主傳(chuan) 力”的捆綁連接解鎖裝置,相當於(yu) 利用“肩扛+托舉(ju) ”兩(liang) 種力量,實現助推器與(yu) 芯級的連接。為(wei) 進一步優(you) 化結構重量,長六改運載火箭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。
作為(wei) 一枚捆綁火箭,助推器完成“使命”後與(yu) 芯級安全分離是火箭飛行過程中最關(guan) 鍵的分離程序之一。為(wei) 在惡劣的力熱環境、發動機後效推力、氣動阻力等複雜情況下確保助推器和芯級安全分離,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。同時,在研製階段,長六改運載火箭還成功實施了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正確性。
讓火箭優(you) 雅端莊信步蒼穹
長六改運載火箭在飛行過程中,芯級與(yu) 助推器發動機都要擺動,共同參加火箭的姿態控製,但由於(yu) 兩(liang) 種發動機的特點不同、伺服機構的動態特性不同,芯級與(yu) 助推器之間勢必存在相互幹擾,對火箭的穩定飛行會(hui) 帶來不利影響。
為(wei) 此,長六改運載火箭創新性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策略,克服了火箭在飛行過程受到的諸多幹擾,讓火箭優(you) 雅端莊、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,火箭可能會(hui) 麵臨(lin) “空中大刹車”的局麵,為(wei) 此,火箭控製係統會(hui) 在助推分離前對固體(ti) 發動機的工作狀態進行智能監測,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) 而最大程度地保證了火箭拋掉助推前後的穩定飛行。(何 亮 付毅飛)
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