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航天科技集团长征七号遥四火箭改进记
来源:中国航天报     日期:2021年10月08日    字体:【】【】【

9月20日,长征七号运载火箭圆满完成了今年的第二次发射任务。

成功,来之不易。正如航天科技集团一院党委书记李明华所言:“空间站建造阶段,每一次任务都绝不是对之前成功的简单复制。”对于长征七号火箭研制队伍来说,长七遥四火箭的成功,是他们在攀登路上打下的新的地标,也是新的起点……

荆棘过后更从容

就在4个月前的5月19日,执行天舟二号货运飞船发射任务的长七遥三火箭在推进剂加注过程中发现,一项数据有些异常。19日、21日,发射两度推迟。

那时候,长七火箭增压输送系统主任设计师贺启林几乎三天三夜没合眼,“没有情绪,只想尽快解决问题”。

“急诊”定因,七天“治病”。29日夜,随着火箭的发射成功,一切的揪心终于放下。与此同时,长征七号遥四火箭发射任务早已经响起了冲锋号。

遥三火箭的问题不能再次出现在遥四火箭上。针对这些问题,长七火箭研制队伍在遥四火箭上开展了4个方面的专项工作。

首先是产品完成总装后,在原有的皂泡检漏法的基础上,增加了所有高压子系统和关键气液路系统管路的氦质谱检漏。贺启林解释,氦是小分子气体,很容易通过漏孔和扩散,因此可以精准地确定漏孔位置及漏量,此举可以有效提升检测精度。此外,团队还从安装状态量化检查确认、操作防差错管控、数据精细化判读等方面进一步开展工作,提升了系统的可靠性。

3个月的时间看似很长,于型号队伍来说却过得飞快,时间节点倒排的传统已经让他们为自己布置了一项又一项工作。一院长七型号办副主任张鹭说得冷静,“谈不上压力,因为没时间想太多。”

除了单个系统的技术优化,发射场预案的完善也是遥四火箭专项工作的题中应有之义。在长七火箭总体设计师沈丹看来:“就是考验完成任务的弹性和韧性,当出现突发状况,我们是不是能应对从容。”

遥四火箭针对密封的相关问题,细化制定了专项预案,提前校验现场氦检可达性,检查备品备件状态,更换操作事前演练。

针对交会对接任务的发射特点,结合流程再认识,细化优化发射日故障处置策略,精打细算抢时间,最大程度保障火箭在“零窗口”发射升空。

8月16日,长七遥四火箭安全运抵中国文昌航天发射场。这一刻,面对即将到来的太空之旅,它已经更加从容。

螺丝都要管起来

严肃认真、周到细致、稳妥可靠、万无一失,这是每一个航天人牢记在心里的工作准则。

在发射场内的火箭厂房里,遥四火箭的总装队员胸前绑了一件以往不曾见过的装备——一个小相机模样的设备,它就是质量视频记录仪,也是首次应用到长七火箭的发射场总装中。一院211厂工艺人员刘洋介绍:“它小巧、防抖,续航可达8小时,可用于一些复杂环境下的摄录及记录工作,保证工作质量。”

身上的装备多了,手上的装备也多了。刘洋介绍,为了避免多余物等风险,发射场厂房内的工具和产品都要进行分类并精准收纳,这称为“形迹管理”。

这种管理方式针对不同工位、不同项目对工具种类、使用频率的需求,可优化发射场工具管理,防止由于工具使用不当对产品造成不良影响,同时可减少工具使用混乱等情况的发生。力矩扳手、开口扳手、头灯……每个工具都有特定的凹槽设计,是什么、放哪里,工具包里一清二楚。

根据不同厂房、不同工作项目对所涉及的零组件进行分组,总装车间专门配置了便携式产品包装箱,既实现了零件的形迹管理,又具备防潮功能。手提箱内设置专门的零组件存放空间,实现了零组件与收纳箱之间、收纳箱与零组件安装部位之间的一一对应,甚至一颗小小的螺丝都有自己的固定位置。

“我们的工作做得更细致一些,火箭的飞行就会更有保障一些,这是我们必须做到的。”刘洋说。

天上有艘“测量船”

以往的火箭发射中,我们总能听见远望号测量船的报告声。而在长七遥四火箭发射过程中,这样的声音却并没有出现。因为,本次任务中,火箭首次实现了无测量船参与测控。

海上测量船能连续跟踪飞行中的火箭获取遥测数据,从“神舟”飞天到“嫦娥”奔月,许多宇航发射任务中都有它们参与开展测控工作的身影。但随着当前宇航发射密度越来越高,数量有限的测量船愈加“忙碌”,如果遇到发射窗口更改的情况,很有可能出现测量船“无效等待”或是“照顾不过来”的情况。

这一次,长七遥四火箭选择使用天基测控方式,也就是通过中继卫星实现测控。为此,火箭测量系统配置了一台中继终端和一台相控阵天线,在起飞前和飞行全程天基设备均可与中继卫星正常建立链路,实现全程测控覆盖。

根据中国空间站的轨道高度,将“天舟”护送到位,火箭需飞行近600秒。而通过地面测控站可以覆盖到500余秒的飞行过程,剩余的部分就可以交给天基测控系统,“使用天基测控比出动测量船更为灵活和高效,把有限的测量船资源配置到更需要的地方。”长七火箭测量系统主任设计师沈利军说。

其实,在长七遥三火箭任务中,作为地基遥测的备保,天基测控子系统已经并行实施并完成验证。沈利军打了个比方,“相当于‘天上的测量船’,未来,这是个方向”。

追求可靠性没有止境

长七火箭试验队的01指挥邵业涛介绍,长七火箭整体状态较为稳定,但追求可靠性没有止境。

本次遥四火箭共进行30余项技术状态更改。如控制系统箭上电缆的国产化改进,使国产化率大幅提升,同时,箭机控制系统元件也开展了大量国产化替代工作。

本次任务还首次实施关键操作质量检查确认制,设计人员逐一梳理关键操作项目,形成质量确认表格。在工人记录操作的同时,设计人员也进行检查确认,进一步确保操作精准到位。

在经历长七遥三火箭两次推迟发射后,研制队伍深刻认识到风险就在身边。自长七遥四火箭进场以来,队员们要对当天的质量事项全部确认后,才意味着一天任务的完结。一院宇航业务部陈海波介绍,队伍特别制定了40天质量工作计划,全程对质量事项进行跟踪。

长七火箭总设计师程堂明给队员们讲过一道算术题:0.983+0.017=1,“1”即成功。其中,“0.983”代表火箭的可靠性指标,源于高可靠的设计、试验和验证,而“0.017”的完成则源于每一步正确的操作,源于每一个慎之又慎的环节,源于每一名试验队员的敬畏之心。(杨成)

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