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长七火箭五送“天舟”:从“精准投篮”到“空心入网”

2022-11-14 08:44:19   来源:人民网   点击:
11月12日,耀眼的尾焰映着碧海蓝天,发动机的轰鸣声响彻海南文昌航天发射场,长征七号遥六运载火箭(简称“长七遥六火箭”)成功发射,将天舟五号货运飞船精准送入预订轨道。

2016年6月25日,作为我国新一代中型运载火箭的长七号火箭首飞圆满成功,标志着中国载人航天工程空间实验室任务顺利开启。五送天舟,长七火箭研制团队不断优化调整,在一次次发射中持续提速。从发射场流程优化到高密度发射再到可以实现天舟飞船2小时快速交会对接,“快递小哥”长七火箭正不断刷新着自己的“送货”速度,火箭研制团队也加紧脚步,在加快建设航天强国的道路上大步向前。

从“精准投篮”到“空心入网”

“如果你在长七遥一火箭发射时问我这个问题,我没法给你肯定的答案,但现在,我可以肯定的告诉你,可以!”在发射前的采访中,当被问起长七遥六火箭能否精准入轨,帮助天舟五号货运飞船实现2小时快速交会对接时,长七火箭主管弹道设计师张博戎自信地给出了肯定的答案。

在11月12日的发射中,长七遥六火箭也不负众望,再次实现高精度入轨,长七火箭入轨精度再提升一个数量级是天舟货运飞船与空间站组合体交会对接的基础。

空间站建造阶段11次发任务环环相扣,不论是托举空间站舱段,还是送货运飞船,亦或是载人飞天,都是交会对接任务,对火箭发射入轨精度本身就有很高的要求。于长七火箭而言,把货运飞船送到预定轨道后,一圈的轨道周期大约是5400秒,而长七火箭要去的入轨精度偏差不能超过4秒,这也是我国现役运载火箭中入轨精度最高的。

为了实现高精度入轨,长七火箭采用了高精度激光陀螺和光纤陀螺惯性测量组合的设计方法。在飞行过程中,控制系统能够快速为火箭规划出最佳飞行路线;“迭代制导技术”的保驾护航,还可以帮助火箭提前预见偏差,实时修正,保证入轨精度。

从最高到更高的跨越,是长七火箭研制团队对自我的不断超越,张博戎用投篮来比喻这一难度:“以前是精准的投篮入筐,现在我们不但要投篮,还要投一个漂亮的空心球。”从首飞起,在一次次持续优化升级中,长七火箭各系统综合性能不断提升。张博戎和同事们知道,长七火箭有这个实力,就待施展的那一天。

长七遥五火箭发射成功后,研制团队接到了要执行2小时快速交会对接任务的技术需求。经过近3个月的数据分析和偏差修正,他们将火箭各系统的综合性能进行了又一轮提升,全箭以优异的性能,完成了“空心球”投篮。

今日,长七火箭空间站建造阶段4次发射任务圆满收官。后续,研制团队还将持续提升火箭性能,为提升中国火箭入轨精度不断努力。

发射场流程不断缩减

5月10日1点56分,长七遥五火箭点火升空,时间已经是凌晨时分,海南文昌发射场测控大厅里的发射队员们依旧神采奕奕,聚精会神地盯着面前屏幕上不断跳动的数据。从进入负8小时射前准备流程开始,他们已经在测控大厅和各自的岗位上坚持了近9个小时。

为保证发射支持系统供气正常,火箭供气系统主管设计师陈山上岗时间比其他系统发射队员还要早一个半小时,得益于发射场流程优化,他这次在岗时间缩短了4小时:“以前是负12小时进入发射流程,我们专业要连续工作13个半小时,高负荷连续工作对大家的体能是项考验,流程缩减也让大家能保持良好状态。”

射前流程缩减4小时是在长七遥五火箭发射任务中实现的,这次发射拉开了2022年我国空间站建造大幕,也是在这次任务中,火箭研制团队通过射前流程优化和可靠性提升等17项技术状态变化,让测发周期由原来的31天缩减到27天,长七火箭首次实现在一个月完成测试、发射。

长七火箭是新一代运载火箭,低温模块多,射前流程复杂。长七火箭总体主任设计师邵业涛说:“打一发进步一发是我们一直以来坚持做的事,从长七火箭首飞时40多天的发射流程缩短到一个月内完成,是研制团队对每一次测试发射数据的不断积累和分析研判。从质量到流程,我们都要精益求精,努力把长七火箭做成‘精品’。”

从31到27,是液氧与煤油并行同步加注,压缩发射准备时间,提升任务准备适应性、气候适应性;是总结梳理以往的测试经验,将较多试验性质的测试简化,部分流程进一步压缩;是整合测试项目,一项测试解决两方面的测试需求,减少一天测试时间。

地面系统恢复节省时间2.5天,火箭产品出箱工作流程由3天压缩至2天,测试流程时间误差精确到10分钟以内,发射日流程压缩4小时……从31到27,不变的是发射的可靠性、测试的覆盖性,减少的是测试发射流程,增加的是团队应对逐渐密集的发射任务时信心。

11月12日,长七遥六火箭发射成功,火箭研制团队同样在不到一个月的时间里完成了测试发射流程。收集好这次的发射数据,他们又开始了下一次发射的流程优化分析,要用更快的速度、更高的可靠性将货物稳稳送到空间站。

无惧高密度发射挑战

长七遥六火箭在海南文昌航天发射场一飞冲天的时候,千里外天津火箭公司总装测试厂房里,长七系列火箭的下一发已经在进行出厂前的总装测试了。长七火箭是我国现役火箭中模块最多、总装流程最复杂的火箭,从4到6个月装一发箭,到现在的2个月装一发箭,天津火箭公司的总装测试团队也在全力奔跑,保证后墙不倒。

“你把工装卡在这里,然后再推动火箭二级级间段,像这样。”在火箭总装车间,长七火箭装配三组组长樊宇正在带着全组成员一边培训一边实操火箭二级级间段配平。为给火箭总装提速,长七火箭总装车间全体成员梳理总结出130项测试总装要点,并针对不同项目对全员总装技能进行打分,由得分高的成员对的分较低的成员进行培训,大家共同进步,不断提高操作熟练程度。

火箭总装工艺组组长国冰说:“为给测试总装流程提速,提高操作熟练程度是一方面,工艺流程优化、数字化手段的应用也必不可少。”成立专门的物资组、多项流程并行、细化分工、数字化扫描取样……一项项措施的实施让长七系列火箭总装测试速度提速再提速。“最近,我们正在论证建设专业化的生产线,相信建成后对总装速度又是项大提升!”国冰和同事们对未来总装速度信心满满。

长七火箭的运载能力可以覆盖到低地球轨道13.5吨的范围,不仅可以发射天舟货运飞船,还可以发送其它低轨卫星,甚至和上面级组合,完成一箭双星或者一箭多星的发射任务,在未来一些低轨卫星的组网任务中也可能会发挥更广泛的作用。2021年,长七系列火箭成功发射4次,今年,长七系列火箭已经发射3次。从0到1再到4,长七系列火箭已经迎来了高密度的发射。

和总装测试流程不断提速同步,长七系列火箭全体研制队员都在为满足高密度发射的需求进行不间断的流程优化和措施制定。但归根结底,高密度发射的接连成功更离不开人的奋斗。两年来,研制团队在北京、天津、海南三地奋战,很多人不是在海南执行发射任务,就是在天津做试验。每个人都以“坐不住”的责任感,“等不起”的紧迫感,“慢不得”的危机感,全力以赴投入到工作中,与时间赛跑。

火箭研制生产全流程加速跑,建立在产品质量和可靠性的坚实基石之上,研制团队也在想方设法不断提升全箭质量、夯实可靠性基础。发射前,研制团队严格产品制造、验收及总装测试质量控制,开展多项专项检查、软件质量控制和空间站工程特殊举措等专项质量复查工作;发射后,研制团队两总带领大家总结经验,不断提升火箭各项性能。

入轨精度的又一次提高,一个月内完成测试、发射,无惧高密度发射的考验,火箭研制人员跑出了属于长七系列火箭的“七”速度。

完成空间站建造阶段的4次发射任务,进入空间站运营阶段后,“快递小哥”长七火箭还将保持每年至少2次的发射频次。而长征七也将携手具备高轨发射能力的长七甲火箭逐步增强我国高轨发射能力,成为中国未来航天发射任务的“主力军”,去执行更多的重大发射任务,在摘星的道路上以更快的速度、更强的能力、更可靠的质量不断向上、向深、向远。

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