航天科技集团长征二号丁运载火箭提升技术、优化流程侧记

文章来源:中国航天报 发布时间:2022-06-28

云雨升腾,笼罩邛海。天气预报显示,整个6月四川凉山西昌市将有29天在下雨。6月23日上午,峰峦高耸的大凉山传来一声惊雷,由航天科技集团八院研制的长征二号丁运载火箭在西昌卫星发射中心吐焰升空。

此次是长二丁火箭第三次在西昌卫星发射中心执行发射任务,这也是它第60次起飞。这枚服役30年的火箭如定海神针,从头到尾做了六大方面的技术改进,最终身披高反射白色涂层渐渐消失在云端,气冲霄汉。

为了最后的3%

“现在长二丁火箭的可靠性是0.97,在全国、全世界都是比较高的水平。”长二丁火箭副总指挥易宏强说,高可靠性并不等于百分百成功,0.97意味着火箭每100次发射中可能有3次失利。

于是,3%的不确定性犹如达摩克里斯之剑,让全体参与火箭发射的试验队员时刻保持警惕,反复查验可能影响发射成败的关键点——也就是航天业内经常提及的“单点”。

为了提高火箭可靠性,航天工作者通过故障模式影响分析方法,找出产品的薄弱环节,识别风险等级,通过对“单点”的设计改进和风险控制,确保火箭平安上天。

在本次发射中,长二丁火箭的Ⅰ/Ⅱ类单点由400多个降到46个。其中,电气系统的升级尤为关键。有人把电气系统比作火箭的“神经系统”,它负责导航、制导、控制等功能。

随着单机技术迭代,长二丁火箭的电气系统也更新换代,从最早期的动力调谐陀螺平台实现控制,发展到双八表惯组,再升级到如今的单十表惯组。易宏强总结:“两台产品变为一台产品后,重量减轻了,单点减少了,火箭可靠性提升了。”

一线技能工人在得知产品升级为单十表惯组后很高兴,产品改进后,他们的工位也从30米高的塔架改到水平测试厂房,高空作业的风险化解了,工作时长也缩短了。

根据安排,本发火箭的动力系统部分产品进行升级,推进剂管路密封效果更好;传统的银锌电池全面改为新型锂电池,发射场工作进一步精简;遥测系统提升至5兆码速率,传输数据更多、更快。

遥测系统速率提升,发动机视频监控从“单机位”升级为“双机位”,发动机点火、星箭分离等关键动作的视频可以实时传输,视角更丰富、信息量更大。

“火箭出厂前,我们做了3轮全箭集成综合试验。”易宏强补充,这次全箭技术变化较大,为此试验队加强了地面考核,在改进技术的同时把风险降到最低。

一次有准备的精减

“技术改进和流程优化是相辅相成的。”金煜是长二丁火箭的计划副经理。她在试验队被称为“大调度”——负责协调火箭各系统,调用人员车辆场地,制定并推进发射计划,确保火箭按期点火起飞。

按原计划,这发火箭应该在5月下旬从上海出发去往西昌。由于西昌防疫政策要求,试验队提前至5月中旬出发,型号组织各单位在短时间内完成了发射场准备工作。

上海的疫情和全国各地的防疫政策,成为计划之外的变量。

人在办公楼,火箭在厂房,平时不过十几分钟车程,在疫情期间却是咫尺天涯。每天早上8点,火箭设计师们搭乘班车前往总装厂,这辆挂着许可证的班车将在外面跑一整天,晚上11点再到总装厂接大家下班。

本次火箭的“乘客”共有3名,一颗卫星来自同在上海的八院,另外两颗卫星来自远在北京的五院。卫星在出厂前要与火箭进行机械对接,对接情况决定了卫星和火箭能否成功连接、分离。

在疫情的阻隔下,原本简单的产品运输变得异常艰难。在八院的大力协调下,火箭试验队变更方案,把产品从上海送抵天津,由卫星方接到北京;试验队员在执行完5月份的发射任务后,从太原赶往北京,与卫星方共同完成机械对接。

“出发前,我手里有两份名单,这个人出来了就是他,出不来就换另外一个。”金煜说,受疫情影响,长二丁火箭试验队人员精减至60余人,团队集结了各系统的精兵强将,有些队员是能独当一面的主任设计师,有些队员几进西昌,经验丰富。

抵达西昌后,试验队员们在隔离地点每天早上9点准时开会,想象、模拟、复盘任务全程,针对技术细节深入讨论,在隔离14天内完成了八大专项的项目复查,与发射场工作顺利衔接。

在三大发射场留下足迹

“当时雅安地震,在宿舍楼的人感觉电脑在晃,大家接到通知后赶快下楼避险。”金煜回忆,西昌的雨和地震让大家印象深刻。

长二丁是一型成熟的运载火箭,但在西昌卫星发射中心还是“新手”。这是长二丁火箭第三次来到西昌,它曾在去年11月和前年2月在这里执行发射任务。

这次发射,长二丁火箭和试验队员赶上了西昌的雨季。此前,长二丁试验队曾与一院、八院有西昌发射经验的队伍进行充分交流。试验队按防中雨要求对火箭进行升级,火箭顶部的整流罩采用非金属材料,外壳增涂防静电涂料,尾翼安装静电排放装置。

1992年首飞成功后,长二丁火箭常年征战酒泉、太原两地。今年年初,它在太原卫星发射中心打响中国航天宇航任务“开门红”,5月又以一箭八星的好成绩圆满完成任务。

“各个型号都在改进。”易宏强说,多型号通用的地面一体化设备正在三大发射场逐步铺设应用,长二丁、长四乙系列等型号可以共用一套地面设备,这既节约了设备储存空间,也优化了更换设备的繁杂流程。

“今年下半年,我们将有3支队伍在外同时执行4发任务。”金煜补充,长二丁火箭将在酒泉、太原、西昌三大发射场再传捷报。(文/胡蓝月 摄/吴佳栋)