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長七火箭五送“天舟”:從“精准投籃”到“空心入網”

人民網記者 趙竹青
2022年11月12日18:27 | 來源:人民網
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11月12日,耀眼的尾焰映著碧海藍天,發動機的轟鳴聲響徹海南文昌航天發射場,長征七號遙六運載火箭(簡稱“長七遙六火箭”)成功發射,將天舟五號貨運飛船精准送入預訂軌道。

2016年6月25日,作為我國新一代中型運載火箭的長七號火箭首飛圓滿成功,標志著中國載人航天工程空間實驗室任務順利開啟。五送天舟,長七火箭研制團隊不斷優化調整,在一次次發射中持續提速。從發射場流程優化到高密度發射再到可以實現天舟飛船2小時快速交會對接,“快遞小哥”長七火箭正不斷刷新著自己的“送貨”速度,火箭研制團隊也加緊腳步,在加快建設航天強國的道路上大步向前。

從“精准投籃”到“空心入網”

“如果你在長七遙一火箭發射時問我這個問題,我沒法給你肯定的答案,但現在,我可以肯定的告訴你,可以!”在發射前的採訪中,當被問起長七遙六火箭能否精准入軌,幫助天舟五號貨運飛船實現2小時快速交會對接時,長七火箭主管彈道設計師張博戎自信地給出了肯定的答案。

在11月12日的發射中,長七遙六火箭也不負眾望,再次實現高精度入軌,長七火箭入軌精度再提升一個數量級是天舟貨運飛船與空間站組合體交會對接的基礎。

空間站建造階段11次發任務環環相扣,不論是托舉空間站艙段,還是送貨運飛船,亦或是載人飛天,都是交會對接任務,對火箭發射入軌精度本身就有很高的要求。於長七火箭而言,把貨運飛船送到預定軌道后,一圈的軌道周期大約是5400秒,而長七火箭要去的入軌精度偏差不能超過4秒,這也是我國現役運載火箭中入軌精度最高的。

為了實現高精度入軌,長七火箭採用了高精度激光陀螺和光纖陀螺慣性測量組合的設計方法。在飛行過程中,控制系統能夠快速為火箭規劃出最佳飛行路線﹔“迭代制導技術”的保駕護航,還可以幫助火箭提前預見偏差,實時修正,保証入軌精度。

從最高到更高的跨越,是長七火箭研制團隊對自我的不斷超越,張博戎用投籃來比喻這一難度:“以前是精准的投籃入筐,現在我們不但要投籃,還要投一個漂亮的空心球。”從首飛起,在一次次持續優化升級中,長七火箭各系統綜合性能不斷提升。張博戎和同事們知道,長七火箭有這個實力,就待施展的那一天。

長七遙五火箭發射成功后,研制團隊接到了要執行2小時快速交會對接任務的技術需求。經過近3個月的數據分析和偏差修正,他們將火箭各系統的綜合性能進行了又一輪提升,全箭以優異的性能,完成了“空心球”投籃。

今日,長七火箭空間站建造階段4次發射任務圓滿收官。后續,研制團隊還將持續提升火箭性能,為提升中國火箭入軌精度不斷努力。

發射場流程不斷縮減

5月10日1點56分,長七遙五火箭點火升空,時間已經是凌晨時分,海南文昌發射場測控大廳裡的發射隊員們依舊神採奕奕,聚精會神地盯著面前屏幕上不斷跳動的數據。從進入負8小時射前准備流程開始,他們已經在測控大廳和各自的崗位上堅持了近9個小時。

為保証發射支持系統供氣正常,火箭供氣系統主管設計師陳山上崗時間比其他系統發射隊員還要早一個半小時,得益於發射場流程優化,他這次在崗時間縮短了4小時:“以前是負12小時進入發射流程,我們專業要連續工作13個半小時,高負荷連續工作對大家的體能是項考驗,流程縮減也讓大家能保持良好狀態。”

射前流程縮減4小時是在長七遙五火箭發射任務中實現的,這次發射拉開了2022年我國空間站建造大幕,也是在這次任務中,火箭研制團隊通過射前流程優化和可靠性提升等17項技術狀態變化,讓測發周期由原來的31天縮減到27天,長七火箭首次實現在一個月完成測試、發射。

長七火箭是新一代運載火箭,低溫模塊多,射前流程復雜。長七火箭總體主任設計師邵業濤說:“打一發進步一發是我們一直以來堅持做的事,從長七火箭首飛時40多天的發射流程縮短到一個月內完成,是研制團隊對每一次測試發射數據的不斷積累和分析研判。從質量到流程,我們都要精益求精,努力把長七火箭做成‘精品’。”

從31到27,是液氧與煤油並行同步加注,壓縮發射准備時間,提升任務准備適應性、氣候適應性﹔是總結梳理以往的測試經驗,將較多試驗性質的測試簡化,部分流程進一步壓縮﹔是整合測試項目,一項測試解決兩方面的測試需求,減少一天測試時間。

地面系統恢復節省時間2.5天,火箭產品出箱工作流程由3天壓縮至2天,測試流程時間誤差精確到10分鐘以內,發射日流程壓縮4小時……從31到27,不變的是發射的可靠性、測試的覆蓋性,減少的是測試發射流程,增加的是團隊應對逐漸密集的發射任務時信心。

11月12日,長七遙六火箭發射成功,火箭研制團隊同樣在不到一個月的時間裡完成了測試發射流程。收集好這次的發射數據,他們又開始了下一次發射的流程優化分析,要用更快的速度、更高的可靠性將貨物穩穩送到空間站。

無懼高密度發射挑戰

長七遙六火箭在海南文昌航天發射場一飛沖天的時候,千裡外天津火箭公司總裝測試廠房裡,長七系列火箭的下一發已經在進行出廠前的總裝測試了。長七火箭是我國現役火箭中模塊最多、總裝流程最復雜的火箭,從4到6個月裝一發箭,到現在的2個月裝一發箭,天津火箭公司的總裝測試團隊也在全力奔跑,保証后牆不倒。

“你把工裝卡在這裡,然后再推動火箭二級級間段,像這樣。”在火箭總裝車間,長七火箭裝配三組組長樊宇正在帶著全組成員一邊培訓一邊實操火箭二級級間段配平。為給火箭總裝提速,長七火箭總裝車間全體成員梳理總結出130項測試總裝要點,並針對不同項目對全員總裝技能進行打分,由得分高的成員對的分較低的成員進行培訓,大家共同進步,不斷提高操作熟練程度。

火箭總裝工藝組組長國冰說:“為給測試總裝流程提速,提高操作熟練程度是一方面,工藝流程優化、數字化手段的應用也必不可少。”成立專門的物資組、多項流程並行、細化分工、數字化掃描取樣……一項項措施的實施讓長七系列火箭總裝測試速度提速再提速。“最近,我們正在論証建設專業化的生產線,相信建成后對總裝速度又是項大提升!”國冰和同事們對未來總裝速度信心滿滿。

長七火箭的運載能力可以覆蓋到低地球軌道13.5噸的范圍,不僅可以發射天舟貨運飛船,還可以發送其它低軌衛星,甚至和上面級組合,完成一箭雙星或者一箭多星的發射任務,在未來一些低軌衛星的組網任務中也可能會發揮更廣泛的作用。2021年,長七系列火箭成功發射4次,今年,長七系列火箭已經發射3次。從0到1再到4,長七系列火箭已經迎來了高密度的發射。

和總裝測試流程不斷提速同步,長七系列火箭全體研制隊員都在為滿足高密度發射的需求進行不間斷的流程優化和措施制定。但歸根結底,高密度發射的接連成功更離不開人的奮斗。兩年來,研制團隊在北京、天津、海南三地奮戰,很多人不是在海南執行發射任務,就是在天津做試驗。每個人都以“坐不住”的責任感,“等不起”的緊迫感,“慢不得”的危機感,全力以赴投入到工作中,與時間賽跑。

火箭研制生產全流程加速跑,建立在產品質量和可靠性的堅實基石之上,研制團隊也在想方設法不斷提升全箭質量、夯實可靠性基礎。發射前,研制團隊嚴格產品制造、驗收及總裝測試質量控制,開展多項專項檢查、軟件質量控制和空間站工程特殊舉措等專項質量復查工作﹔發射后,研制團隊兩總帶領大家總結經驗,不斷提升火箭各項性能。

入軌精度的又一次提高,一個月內完成測試、發射,無懼高密度發射的考驗,火箭研制人員跑出了屬於長七系列火箭的“七”速度。

完成空間站建造階段的4次發射任務,進入空間站運營階段后,“快遞小哥”長七火箭還將保持每年至少2次的發射頻次。而長征七也將攜手具備高軌發射能力的長七甲火箭逐步增強我國高軌發射能力,成為中國未來航天發射任務的“主力軍”,去執行更多的重大發射任務,在摘星的道路上以更快的速度、更強的能力、更可靠的質量不斷向上、向深、向遠。

(責編:趙竹青、高雷)
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