由航天科技集团研制的新一代运载火箭长征八号首飞成功，与火箭一同腾空而起的除了5颗卫星之外，还有各项有待验证的设计思路和创新技术。

长征八号不负众望，首飞取得圆满成功，不仅验证了火箭总体方案设计的准确性，还证实了基于“模块化、系列化、组合化”研制理念的正确性，以及在国内首次实践的全箭模态综合技术的可行性。

这些研制理念和技术的创新实践，为我国后续新一代运载火箭快速集成、快速形成能力、降低研制成本，进一步提升我国运载能力提供了科学依据。

如何用最短时间研制一款新火箭

“长征八号运载火箭工程从立项研制到首飞成功，仅用时3年多时间，创造了中国运载火箭研制时间最短的纪录，这在我国火箭研制历史上是不多见的。”长八火箭总设计师宋征宇介绍。

可以说，长八火箭之所以能在较短时间内研制并首飞成功，正是得益于“模块化、系列化、组合化”的研制理念和全箭模态综合技术的运用。

宋征宇用10个字概括了长八火箭的特点，那便是“跨代融合、有内涵、轻资产”，在他看来，突破基于模块组合的快速集成设计，代表了航天技术发展的趋势，是跨代融合的体现。

长八火箭首飞试验队颠覆传统理念，打破以往每设计一款火箭就从头出发的传统思维，火箭设计师们以模块化组合、产品化选用为原则，充分继承在役火箭的共用技术和产品，借鉴已有的试验验证成果，深入贯彻共用产品使用思想，快速完成研制，践行运载火箭产业化发展思路，以最小代价、最短时间完成型号的集成研制。

长八火箭副总设计师吴义田告诉记者，“模块化”是研制新一代运载火箭时，针对不同轨道和不同运载能力需求，把成熟的技术和产品继承过来的研制思路，是研制优化、高效精确的选择。

站上“巨人兄弟”的肩膀

一院研制火箭的历史已长达数十年之久，对新一代运载火箭也有20余年的研制经验，在航天事业飞速发展的环境中，不能每次遇到新型号都把所有的工序重新来过。

此前，在我国新一代运载火箭的论证过程中，以液氧煤油和液氢液氧发动机为基础，提出了新一代大、中、小型运载火箭的发展构想，并通过20多年的预研和工程研制，成功研制了长征五号、长征七号等新一代运载火箭，形成了2.25米和3.35米直径通用模块，为我国新一代运载火箭“模块化、系列化、组合化”发展奠定了基础。

研制团队在论证过程中，从我国现有的火箭模块里，进行了几百种搭配，不断创新研制思路和方案，最终提出了现在的构型，即长八火箭一子级状态与长征七号火箭芯一级基本一致，二子级状态与长三甲系列火箭三级基本一致。

长八火箭的产品化率达到了95%，将成熟模块进行匹配，用好各个产品，做到系统匹配、方案正确，是其成功的秘诀。

吴义田介绍，长七火箭经过8年研制，经历十分充足的地面验证试验和飞行试验；长三甲系列火箭更是众所周知的金牌火箭，经历过上百次飞行，技术非常成熟。将两个成熟的模块组合在一起，形成一款全新的产品，可以大幅节省研发的时间成本和经济成本。

长八火箭采用了液氧、煤油、液氢3种推进剂，在推进剂的保障与控制上，长五火箭、长七火箭在文昌的发射经验可以适用于长八火箭。与此同时，长八火箭的电气系统高度继承了长七火箭，在地面设备上可以高度兼容，相应的产品及测发经验可以很好地为长八火箭保驾护航。

从立项到首飞，长五火箭用了10年，长七火箭用了8年，长八火箭在这两位“兄长”坚实的肩膀上，仅用了3年多时间。快速研制的实现，是中国航天技术60多年自力更生发展的结果，也是新一代运载火箭“模块化、系列化、组合化”设计理念的具体实践，它的成功，增添了中国航天快速设计全新组合型火箭的信心。

直面“搭积木”式造火箭带来的挑战

有些人乍一听“模块组合”，往往会联想到儿时玩过的搭积木，误以为是用现成的产品进行简单拼接。但事实上，每一款火箭都是系统工程，内部的电气系统、动力系统等都必须一一适配，并非搭积木那么简单，在实际研制过程中也有很多新挑战。

长八火箭总指挥肖耘告诉记者，以目前中国运载火箭发展的速度和高度，很难有极具颠覆性的创新，“所以我们现在要重点围绕集成创新下功夫，利用成熟模块和产品，缩短研制周期、降低研制成本，不是将两个产品简单串联在一起就可以，这个过程中，需要突破很多集成创新的关键技术。”肖耘说。

“新型号不可避免地会遇到新问题和新困难。”吴义田坦言，长八火箭采用的成熟模块，原本的设计目标都具有比较强的针对性，因此，在组合过程中会出现各种问题。

长八火箭的二级高度与长七火箭有所不同，需要对发射场进行适当改造，除此之外，长八火箭是首次在文昌进行南射向的发射，整个发射过程的安全性控制需要重新制定方案。

吴义田进一步解释说，长七火箭是新一代火箭，长三甲是传统火箭，两种火箭要搭配相同的电气系统进行匹配。而且，长七火箭是以载人为可靠性标准，冗余程度比较高，作为未来商业火箭，长八火箭要在确保可靠的基础上，尽可能地对冗余进行减裁，实现接口的兼容，优化成本。

长八火箭首飞试验队做了很多努力，认真吃透各个环节的技术，摸透产品每一个细节，尽可能地了解各个组件的“脾气秉性”。宋征宇指出，作为一款组合型火箭，拿到具备一定条件的成熟模块后，研制团队要想方设法适应它，并让成熟模块满足新的飞行条件。

长八火箭从外形、硬件产品上看，都分别与另外两款模块基本一致，但它在弹道设计，飞行剖面设计以及飞行过程中的自主控制等方面，都进行了一系列调整，找到了让火箭飞行最为舒适的姿态，从而实现了这个组合体的创新集成设计，为模块化研制探索了一条新路子。这些研制模式对于历史悠久的一院乃至航天产业而言，都是高效且经济的优秀方案，为航天事业快速发展提供新思路。

不做全箭模态试验也能成功首飞

全箭模态试验是在首飞之前，按照首飞产品状态打造出一款一模一样的模态产品，且用于试验的振动塔也要1：1建造，获取准确的技术参数，验证首飞产品的可靠性。

由于模态箭生产工程量巨大、周期长、制作费用高昂，长八火箭首飞试验队在研制过程中，取消了全箭模态试验，使长八火箭成为我国首个在研制中未开展全箭模态试验的中大型火箭。

那么，不做模态试验，火箭的可靠性又该如何保证呢？

原来，长八首飞试验队在已有模块的试验数据及动力学模型基础上，通过全箭动力学模型组装和数字仿真计算等方式，采用虚实结合的模态综合分析技术，获取全箭动特性数据。

模态综合分析技术是以“模块化”研制为基础，各个模块在相应的型号研制试验中，已积累了很多经验，可靠性很高，可直接获取试验数据。这样一来，不仅减少了试验测试的工作量，研制周期缩短近一年，还省了一发真火箭的成本，让长征八号火箭真正做到降本增效，不仅有技术、有内涵，而且轻资产、少负担。

“取消首飞前的模态试验是很多火箭产品共同的期望，希望能通过数字仿真技术，避免振动塔的建设。”肖耘指出。

作为第一次尝试模态综合技术的长八火箭首飞试验队，他们找了多家单位进行仿真分析试验，对结果差异点进行仔细分析，一个个对比。“模态综合分析技术验证成功，可以消除设计人员的心理障碍。中国航天人已经有能力通过仿真技术，实现全箭模态综合分析，不再依赖以往的实物试验了。”肖耘说。

通过长八火箭相关研制模式和技术的探索，为后续其他大型、重型运载火箭快速、经济发展奠定了基础，对中国航天未来火箭研制全流程提质增效起到促进作用，为我国航天事业高质量、高效益、高效率发展添砖加瓦，进一步加快航天强国建设速度。

新模式让长八火箭更从容

除了技术创新，长八火箭在研制流程、研制管理方面也做了大量的创新和突破。作为中国航天率先完全按项目制管理的宇航型号，长八火箭在设计理念、管理方式上，采取了许多创新性的措施和模式。

“在研制队伍组织、研制经费管理、项目全寿命周期管理等方面，研制队伍都进行了大胆的尝试和突破，为中国航天推进项目制管理探索出了一条道路。”肖耘说。

为了避免型号队伍在发射场发生低层次、重复性质量问题，型号队伍以“两维度、四梳理、六模块、八步骤”为指导思想，开展了发射场工作流程精细化设计及应用实践，并配套建设了发射场工作流程精细化设计及应用平台，将工作目标分解细化和逐步落实，将笼统模糊的管理要求、个人技能和知识经验等分解转化为一条条具体的、明确的、可检可测、可落地的措施。

型号队伍以数字化手段支撑发射场精细化工作流程的落地实施，打通了流程和岗位两个维度，解决不同岗位人员在发射场工作的不同需求，实现了对发射场工作的全面精细化管理。

“把无序变为有序，把复杂变为简单，把失控变为可控，做到人易事不易。通过制度和工具保障流程精细化设计成果和措施可有效落地，这样才可以让型号连续成功在成功的模式中迭代前进。”肖耘说。（任悦鸣）