逐梦苍穹的青春“铸箭人”——航天科技一院长二丙火箭团队执行海洋一号C卫星发射任务侧记

中国航天报 2018/09/25

长二丙火箭是我国最早命名的“金牌火箭”,也是发射场上的“老将”。

9月7日的这次发射,为满足任务要求,火箭刷新了自身发射太阳同步轨道卫星的轨道高度最高、在这一轨道上的卫星最重两项纪录。

火箭飞得高,发射的卫星又重,如何实现精准入轨是亟需解决的问题。航天科技集团一院长二丙火箭副总设计师徐勤介绍,型号队伍通过缩短仪器舱、给惯组支架减重、简化遥测系统等方法,节省了结构质量,提高了火箭的运载能力。

同时,设计师们还优化了火箭弹道,缩短了二级发动机工作时间,改善了二级尾舱的热环境,提高了飞行的可靠性和安全性;改善了火箭飞行的测控条件,使卫星在星箭分离后,可测控时间得以延长。

从零设计火箭仪器舱成功“瘦身”

接到改变仪器舱结构的任务时,长二丙火箭刚刚完成系列化的设计工作。由于长二丙要满足国内外不同类型任务的发射需求,所以每一发火箭的具体设计都会有一些调整。为固化技术状态、方便组批生产,结构总体设计师陈晓飞用很长时间完成了系列化的、相对固定的结构设计,之后又接到了改动状态的任务。

结构的改变意味着之前的工作全部归零,陈晓飞要对仪器舱布局重新设计、重新试验。几十种舱内的仪器设备和上百条电缆连接的布置是一个不小的挑战。

“长二丙基本形成了固定形式,这次的仪器舱改动相当于将原本的电缆走向和仪器布局重新打乱,调整位置,这需要高标准的严谨和细心。”陈晓飞坦言,因为这次的海洋一号C卫星较重,为了将卫星成功送入预定轨道,最初在火箭减重这方面做了好几种方案,最终决定以缩短仪器舱作为优选。

长二丙火箭在2012年把火箭控制系统三轴稳定惯性平台换成了捷联惯性测量组合,整个仪器舱不管是舱壁上还是贮箱上安装的仪器设备都少了很多,这为舱内的仪器布局优化提供了基础。另外,火箭的二级箱间段也有一些富余空间,这些条件给了陈晓飞很大的希望。

接下来,他开始就仪器舱内的设计进行优化,小到仪器设备、管路气瓶的安装,大到测算安装数据是否符合仪器舱的功能以及仪器舱与其他结构对接面的协调。

经过无数次设计、无数次论证,团队让仪器舱高度降低了一半,这是在不影响使用功能下得到的最优化状态。

1毫米的微调只为找到最佳落区

汤亮,一个年轻的上海小伙儿,文质彬彬的外表下隐藏着一颗“不安分”的心。作为火箭弹道设计师,他不安分于选择一条成熟弹道,宁愿进行无数次地图上1毫米微调,也要让此次落区完全覆盖上次落区。他说,地图上的1毫米在实际现场可能就是10公里的距离,地图上的细抠,就是最大限度地保证实际落区范围内人财物的安全。

最初的弹道设计,汤亮将火箭飞行程序角压低,使火箭的一子级残骸可以落在长二丙火箭以往发射任务的惯用落区内,这是汤亮最放心的选择。但随即论证后发现在火箭飞行过程中,地面测控系统对火箭的跟踪角度不甚理想,飞行弹道需要重新设计。

时间紧、任务重。为选择一条飞行时间最短、地面测控系统跟踪最优的弹道,新一轮的弹道设计必须从头开始。

“弹道设计更改过程不是很复杂,仅仅通过弹道计算软件在计算机上运行一下而已,但我依然在考虑设计结果值是不是最优,是不是落区范围能够满足安全需要。”话语间,汤亮一脸严肃。

他专心致志地运行了数十次弹道计算软件,通过仔细比较、分析最终将过载值调整到自己满意的指标,同时火箭的子级残骸落区与规定的安全区也做到了在地图上小于1毫米的误差。

规避火箭“瞄准”风险保证飞行万无一失

由于仪器舱的缩短,长二丙火箭的惯组支架高度降低为原来的近四分之一,此处较大的落差给火箭的地面瞄准带来了风险。

通常情况下,火箭吊装到发射塔架上后,会通过地面对火箭上的惯组进行发射方位角瞄准。火箭上的惯组有两套,分别为主、从惯组,地面瞄准需要将这两套惯组的发射方位角偏差值测量出来,并将测量出来的结果装订在火箭控制系统飞行软件中,这项工作由团队队员项大林全程负责。

火箭出厂后,项大林始终对惯组支架高度的降低可能带来的风险颇为担心。于是,他到组装好的地面瞄准间里亲身体验。按照常规瞄准方式,看不到从惯组瞄准时要求的棱镜反射光,项大林心里一紧。

于是,他将该风险上报了团队领导,并提前准备了新的瞄准方案。

当火箭在地面发射台上固定安装后,项大林按照制定的新瞄准方案,通过转动地面发射台,使火箭上的主、从两套惯组均面向发射塔架,此时在发射塔架上便可以清楚地看到惯组瞄准时要求的棱镜反射光,问题顺利解决了。

他们就是这样用过硬的技术、本领一次次挑战着新的发射纪录。临近发射,队员们依然各司其职,不敢懈怠。

陈晓飞不断想着火箭箭体结构其他可能的优化设计;汤亮不时翻看着熟悉得不能再熟悉的地图,测算着飞行航迹;而项大林则忙碌在发射塔架和场坪之间,思考各种可能事件的预案。此时,严慎细实是对他们工作状态的最好诠释。(苗珊珊)

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