长征十一号三件“法宝”玩转“快闪”

文章来源:中国航天报 发布时间:2015-09-25

——长征十一号固体运载火箭实现快速发射揭秘

从立项开始,长征十一号运载火箭就被定位为我国新一代运载火箭中的“巡天急先锋”,快速响应是其最为突出的特点。为了实现长十一火箭24小时快速响应发射的目标,研制人员煞费苦心,最终用三件“法宝”让长十一火箭玩转“快闪”。

“作为一个新型固体运载火箭,从立项开始,长征十一号固体运载火箭就被定位为我国新一代运载火箭中的‘巡天急先锋’。”长十一火箭总设计师彭昆雅介绍说,因此,长十一火箭在执行应急状态卫星发射任务时,具有得天独厚的优势。

严慎细实 严格把关

法宝一:

固体动力的特殊“基因”

火箭发展,动力先行。长十一火箭要实现快速发射,动力系统是关键。

液体运载火箭在发射前才进行燃料和氧化剂的加注,之后再发射。加注过程往往需要耗费数小时才能完成,而且需要大量地面设备、资源进行配合与保障。

而长十一火箭采用的是固体火箭发动机技术,为火箭实现快速发射提供了先天便利条件。

“固体火箭发动机的特点是固体燃料不怕泄露,状态较为稳定,并且对储存的温湿度以及力学环境要求不苛刻,储存时间正常情况可达5年~7年,最长可达十几年。”长十一火箭副总设计师王建儒说。

长十一火箭的动力系统是固体火箭发动机,可以储存,并且状态稳定,这为火箭整体贮存提供了可行条件。“有发射需求时,将卫星与箭体进行匹配对接,然后扣上整流罩,再经过必要的测试,就可以非常快速地准备发射。”王建儒说。

注重细节 精心操作

法宝二:

“三平”测发模式

“与传统液体火箭水平运输、垂直总装、垂直测试的发射模式不同,长十一火箭采用了‘三平’测发模式。”彭昆雅解释说,所谓的“三平”是指在箭体的对接、测试、运输操作过程中,都是在水平状态下进行操作。这种测发模式节省了大量时间。

传统液体运载火箭测发模式是将火箭每一级以及卫星组合体分别运至发射塔架,然后垂直吊装、组装,并在发射塔架上完成发射前各项测试、技术准备和推进剂加注等工作。

与我国传统液体运载火箭在发射塔架中完成最后的对接工作相比,长十一火箭采用固体燃料发动机,火箭的级间对接、星箭对接、整流罩对接等较为复杂、精度要求较高的工作,都可以在相应的技术厂房内完成;对接完成后,可整箭转运到发射点,垂直竖起后,即可发射。

“我国现役的液体运载火箭在发射塔架上需要一两天才能完成对接工作,而长十一火箭在厂房内即可完成对接,而且只需要一两个小时,操作者也只需要几个人。”彭昆雅介绍说。

精确测试 认真判读

法宝三:

简约集成的设计思路

长十一火箭的简约设计思路是实现快速发射的核心所在。设计师们通过对箭上单机的一体化设计,使单机数量大大减少。

据统计,与液体运载火箭相比,长十一火箭的单机数量减少了一半。这样,在发射前,单机测试工作量大大减少,测试时间也相应缩短。

液体运载火箭在测试过程中,研制人员要对仪器进行单元测试和分系统测试,这需要占用大量时间。

长十一火箭的遥测系统把总路线适配器、图像压缩处理器、指令变换器等仪器合并为一台测量组合。现在设计师们仅需要十几分钟就可以完成测量组合的测试工作。

与液体运载火箭中一台单机需要另外一台同样功能的单机进行备份的冗余模式不同,长十一火箭采用的是在单机内部实现冗余的方式,也就是单机本身实现了自我保护。彭昆雅认为,这种单机和与系统的复杂程度的简化,也为长十一火箭快速发射提供了强有力的支持。

为了以最快的速度实现发射,长十一火箭的设计师们在保证测试覆盖性完整的前提下还为火箭测试流程做了“减法”,即在发射场可以省略单元测试和部分分系统测试。

“在长十一火箭的设计过程中,设计师们对火箭上的很多单机设计了自测试功能。以往需要箭地交互测试的项目,现在由单机就可完成,完全不需要人员介入。”彭昆雅介绍说,从理论上讲,长十一火箭可以将火箭发射前的多次总检查合并为一次进行。

为了验证长十一火箭是否可以在24小时之内完成发射任务,早在去年7月,研制团队就在发射场进行了合练。合练过程中,研制人员从整箭贮存状态到完成发射准备只用了10多个小时。

长十一火箭的首飞成功,验证了其“快闪”能力,让人们“对巡天急前锋”的后续表现充满了期待。(姚天宇/文 王磊 王晏虎/摄)