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与时间对话,老火箭再焕新生——记航天科技集团长征四号乙运载火箭发射试验队
来源:ZGHTB     日期:2022年08月08日    字体:【】【】【

8月4日,“老将”长征四号运载火箭又出发了。此时,距离1988年9月7日长征四号甲运载火箭成功首飞,已有三十四载。

11时08分,长四乙火箭在太原卫星发射中心成功将陆地生态系统碳监测卫星送入太空,发射任务取得圆满成功。

伴随一次次成功,长四乙火箭不断验证、提升技术,延续着一枚“老”火箭的生命力。

“一次做对就是最大的效率”

20天前,执行本次发射任务的长四乙火箭乘专列抵达发射场。

专列缓缓靠近站台,停靠在了指定位置,火箭的三级箭体正静静地躺在火车车厢上。火箭发射试验队调度史韶莉已经早早地来到站台做准备工作。

这是刚刚上岗两年的史韶莉第三次独自担任火箭发射试验队调度工作,也是她第一次来到太原卫星发射中心。她袒露内心:“这边的一切都是未知的,压力很大。”

除了任务,压力还源于发射场密集的任务安排,再加上疫情防控和多雨天气的影响,发射试验队原先的工作计划安排可能随时被打乱,这需要她快速作出响应,安排好各方工作,保证发射试验队工作顺利进行。

摆在史韶莉面前的第一个大考就是火箭卸车。这次长四乙火箭要与其他火箭同步进行卸车工作。她要面对的现实困难是:卸车地面设备资源有限,叉车只有1辆,几十个集装箱短时间内要在4处不同工作区有序定位。两个型号队伍工作如何协调?如何在短时间内顺利高效完成卸车工作?这是史韶莉要思考的问题。

在前一天的卸车碰头会上,长四型号火箭副总指挥王玉平根据现有设备情况和卸车需求,策划了一个合理且效率高的方案和路线。

方案一敲定,史韶莉头脑中立刻调出其他基地的经验数据:需要协调多少保障车辆,专列车厢如何定位布局,集装箱数量和去向如何安排,产品要卸车到哪些不同的工作区,每一类产品和每个地方都要明确哪些负责人……“繁杂的工作分解下去就不会乱了。”史韶莉说。

这次火箭配置了3.8米的整流罩,因铁路运输限制,需要分成两个半罩进行运输,并用一个三角架固定在火车的平板夹层上,这就给卸车增加了难度。负责火箭总装工作的发射试验队员们,有的拧紧螺钉,有的拉紧钢丝,有的拆固定箭体的拉紧器……有些螺钉因为运输振动卡死了,需要用撬棒撬一下才能拆下。负责火箭总装工作的乔伟蹲在地上,上半身探到整流罩包装箱和三角架连接处的缝隙中,这个姿势要保持到螺钉全部拧下。

由于计划安排合理和调度到位,卸车当天每个人都做好了自己的事,基本没有加班,也没有耽误后续工作。王玉平成竹在胸:“一次做对就是最大的效率。”

火箭智能化的一次有益尝试

可靠性提升,是长四火箭一直在做的事。

“对于火箭来说,如果单机器件质量提升是可靠性的量变,那么故障诊断与重构就是可靠性的质变。”火箭总体主任设计师王玮介绍。

其实在这方面,长四乙火箭控制系统已经有了较成熟的理论研究和工程研究,但动力系统一直是个难点。王玮说,这主要是因为动力系统测量信息少、故障发展快、冗余手段难。

为攻克这个难题,长四乙火箭发射试验队在智能重构方面进行了一次有益的尝试。他们针对动力系统故障,开展了动力故障诊断与重构技术课题攻关,先后攻克算法、技术平台等难题,实现“故障诊断”和“飞行重构”两大核心功能,并集同在飞行诊断控制单元中。

执行本次发射任务的长四乙火箭搭载了飞行诊断控制单元这一单机,这也意味着火箭在飞行过程中,可依托该单元实现箭上数据实时诊断处理,发生故障时在线识别定位,并根据当前状态,通过优化算法自动进行飞行目标和轨迹的重构,达到状态最优的目标。

“SpaceX的猎鹰火箭在这方面走在最前沿,实现了动力冗余的工程化,这项技术也成为下一代运载火箭的重要指标。”王玮表示,本次任务中该单元虽然仅是开环搭载,但也能够实现对算法、软硬件飞行环境适应性的验证,是向工程实现迈出的重要一步。

后续,长四乙火箭发射试验队还要对其技术进行进一步验证和完善,为的就是实现动力系统可靠性的本质提高。

延续长四火箭生命力

“现在的长四火箭和34年前首飞的状态相比,差异已经很大了。”火箭总体副主任设计师张佰正说,这是长四火箭发射试验队不断对其进行改进、提升的结果。

依托信息化、数字化新技术,本发火箭采用全自主对准技术。相较于传统光学瞄准需要地面人员、设备、标尺辅助的特征,全自主对准依靠惯组测量数据进行方位实时解算、计算机自动装订方位角的方式,可以有效减少人员传递的风险,且不受扬沙、大风、阵雨等气候环境影响,提高火箭的适应性。

除了可靠性提升,在发射场,他们还优化发射测试流程,适当调整人员岗位,在确保任务顺利进行的前提下,精减人员、提高效率,推动产品化工作。

此外,火箭发射试验队也在开拓市场方面不断做出努力。长四乙火箭利用任务余量,积极为小卫星提供搭载发射机会。本次任务中,火箭搭载了两颗小卫星,这也是长四系列火箭搭载的第三十八、三十九颗小卫星。

多年来,长四乙火箭的搭载发射服务,从被动应对到主动策划,在研制流程、产品配套、市场运作方面日益完善,满足了不同小卫星的发射需求。

“34年来,我们为了让它常飞常新,一直在进行有益的探索。”在张佰正看来,长四火箭渐老,但不落伍,改进从未间断,这或许就是延续长四火箭生命力的秘诀所在。(邓雨楠)

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