1982年,在万众瞩目中,长二丙运载火箭完成首飞,将我国首颗应用型返回式卫星送入太空,此后接续创造了中国航天史上一个又一个“第一”。41年后,“金牌老将”从西昌卫星发射中心出发,再次问鼎苍穹,将亚太6E卫星送入预定轨道,打响长二丙火箭2023年的第一战。
运载能力大幅提升
“此次任务卫星重达4300公斤,大大超过了长二丙常规运载能力。”据长二丙运载火箭副总师崔照云介绍,这也是该型火箭有效载荷重量首次突破4吨。
卫星重量从论证之初的1000公斤逐步增加至最后的4300公斤,成为一名“胖子乘客”。如何将这位重量级乘客送到站,长二丙运载火箭可谓使出了“洪荒之力”,不断开拓新思路。
“一克重量一克金”,对于火箭发射来说,每提升1公斤运载能力都极为不易。为了提升运载能力,长二丙运载火箭采取了很多措施减轻自身重力,包括结构轻质化、动力挖潜等,最终实现末级结构质量的减重目标。
冬季的西昌高空风很大,这是影响火箭发射的重要因素。在进行大量的数据统计和弹道计算等工作之后,型号团队巧妙地将高空风从火箭安全飞行的“威胁因素”变为成功发射的“助力剂”,起飞的火箭最终在和射向同向的西南风力帮助下“乘风而行”。
当然,想要借助自然的力量并非一件易事。
“为准确掌握风力因素,本次任务统计了西昌发射场15年的风场历史数据。若高空风过大,可能导致横向载荷过大,超出箭体结构能够承受的范围;若高空风过小,可能造成运载能力不足及一子级残骸落区超限。”长二丙运载火箭总体副主任设计师邢建伟介绍,为此,试验队还制定了在临射前对原设计弹道进一步精细化修定的方案,确保真正能够“借风飞行”。
落区安全性要求极高
市区、城镇、高速铁路、水库大坝、古村落……随着经济社会的快速发展,和几十年前相比,内陆发射场周边的火箭残骸落区不再是绝对无人区,原定的火箭残骸落区如今布满了各种需要规避的目标点。
长二丙运载火箭作为目前我国服役年限最长的火箭,始终高度重视落区安全问题,努力减少火箭残骸对落区内百姓生活的影响,不断通过技术优化来积极承担这份社会责任。
此次任务采用了全新射向,意味着要对落区重新勘查,复杂的落区情况让弹道设计难度更是前所未有。针对火箭一子级和整流罩落区限制,综合考虑西昌卫星发射中心冬季高空风因素,设计师系统通过大量统计以往飞行数据,开展了飞行弹道和制导方法优化设计。
最终,一子级和整流罩落区面积均缩减了60%以上。
“这次任务对落区安全性要求极高,我们对一子级落区的现场勘查就实施了两次。再根据勘查结果开展弹道优化,为火箭飞行寻求一条最优路径。”崔照云介绍。
邢建伟解释,落区安全性是火箭发射任务的重要因素,就像是既需要把乘客送到最终位置,还必须保证把车停到指定停车位,不能乱停车,更不能停在范围之外。
难度值拉满的首战
虽然这是长二丙运载火箭今年的首发任务,但是难度值被直接拉满。
在进场的初期,疫情的阴霾还未散去,最初计划到岗的60余人实际只有20多人按时到位,人员十分紧张,连卸车都是从场内其他型号任务试验队借的人员,可谓时间紧、人手紧、任务重。
12月底防疫政策调整后,“阳康”的试验队员没有耽误一刻钟,更没有任何一个人退缩,全部立即积极申请进场,才基本把各岗位人员补齐。
“这次任务相比以往变动很多,但为了保证可靠性,每一次调整和更新都要重新进行分析验证,这也就带来了更多的工作量,投入精力比平时几发任务的总和还要多。”崔照云说,“对于宇航任务来说,技术状态是决定性的,如果各发任务状态不变,那任务难度就会下降很多。”
长二丙运载火箭今年宇航发射规模将达两位数以上,每发任务技术状态都不一样,可谓发发不重样。作为我国第一型在酒泉、太原、西昌3个发射场都成功执行过任务的火箭,今年长二丙运载火箭将继续辗转3个内陆发射场。
“型号队伍的技术水平不断提升,总体素质更高,业务能力也更强。如今,由于新的设计手段的加持,以及仿真设计与试验技术的充分运用等,都在为长二丙不断注入新的活力。”崔照云介绍。
四十不惑,在一枚火箭的第41年,长二丙的高性价比、高可靠性等优势持续巩固,同时也仍然在朝着进一步提升可靠性、任务适应性的方向不断努力,始终焕发着生机与活力。(顾航瑜)