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长征六号发射成功 航天“智造”迈向工业4.0

导读: 全新的结构形式、全新的动力系统、全新的电气系统,这型20多年来我国首次全新研发的运载火箭,将对我国未来运载火箭的发展产生重要影响。

  由中国航天科技集团上海航天技术研究员抓总研制的长征六号运载火箭,作为我国新一代运载火箭的首飞箭,承载着运载火箭发展史上众多创新之举。全新的结构形式、全新的动力系统、全新的电气系统,这型20多年来我国首次全新研发的运载火箭,将对我国未来运载火箭的发展产生重要影响。

  在此,让我们细数一下长征六号的主要创新特点。

  绿色环保:开启新一代运载新征程

  近年来,世界各国都加大了对新型运载火箭研制的力度,大直径、大运载能力、低成本、高可靠、无污染和易操作等成为后续运载火箭发展的趋势。同时,受越来越旺盛的微小卫星发射需求的牵引,发展经济、灵活、便捷的运载火箭,适应国际商业发射需求,也成为一种发展趋势。

  由此,长征六号运载火箭应运而生。

  长征六号作为我国新一代运载火箭中首型投入发射应用的火箭,首次采用了我国最新研制的高压、大推力、无毒无污染的补燃循环液氧煤油发动机。一级直径3.35米,采用单台最大推力为120吨的液氧/煤油发动机,二、三级直径2.25米,分别采用一台液氧/煤油发动机和一台常规推进剂发动机。火箭起飞推力为1200千牛。

  为获得更大运载能力,长征六号火箭采用了一系列全新的设计方案,独特的发动机氧箱自生增压技术则是最大亮点。

  火箭飞行中,需要不断对发动机氧箱进行增压。传统设计中,需要额外增加独立的增压气瓶,这会增加火箭的重量。自增压方案利用发动机燃气发生器的富余氧气为一级氧箱进行增压,能为火箭减少12个单独增压气瓶以及一整套冗余增压系统,可以大大优化火箭总体方案并减少质量隐患。由于该方案尚无应用先例,研制单位组织开展了大量试验和攻关,并通过热试车有效验证了增压系统的工作性能,仅增压输送系统就申请了16项专利。

  此外,长征六号创造性地使用了发动机燃气滚控系统,利用一级发动机涡轮泵后引出高温高压富氧燃气,与发动机一起对火箭进行滚动姿态控制,以保证火箭飞行过程中的姿态稳定。这在国际上属于首创。

  长征六号成功发射有效验证了我国在大推力、高可靠性、高适应性、低成本、无毒无污染运载火箭领域的关键技术突破,标志着我国在运载火箭现代化、推进剂无毒化方向迈出了坚实一步,也拉开了我国新一代运载火箭投入使用的序幕。

  三平一快:“开着”火箭去发射

  传统火箭执行发射任务,需要分段运输至发射场,再在塔架上完成各子级的垂直吊装总装和测试。现役运载火箭中,唯有执行载人航天发射任务的长征二号F采用了垂直转运模式。而长征六号针对后续卫星发射的需求,在国内运载火箭领域创造性地采用了“三平”测发模式,对现役火箭的测发模式进行了一次彻底的变革。

  “三平”指水平整体测试、水平整体星箭对接、水平整体运输起竖发射。火箭以水平状态在厂房内完成全箭总装和测试,以及与卫星的对接,同时将整发火箭水平放置于专门研制的自行式整体运输起竖车上,由起竖车将火箭水平运输至发射工位,并完成水平对接、翻转起竖、垂直定位、燃料加注和发射等动作。整个过程一气呵成,大大简化了发射区操作时间和发射台占用时间。按照设计,采用“三平”测发模式的长征六号的发射准备周期仅需7天,有力适应卫星发射低成本、短周期的需求。

  为了适应火箭“三平”测发的需要,科技人员对地面测发控系统进行了创新改进,将各种测试设备集成安装到五个方舱内,形成了一辆移动的“体检车”,车随箭走,大大简化了测发流程,减少设备数量。

  承载长征六号的自行式整体运输起竖车也经过了特别设计,集火箭运输、起竖、发射脐带塔功能于一体,火箭稳稳地“躺”在上面,就完成了从测试到加注发射的所有流程。该车辆还能实现自动无人驾驶,通过“收集数据-计算位置关系-规划行驶路径-路径执行”的循环,能够保证车辆在发射阵地的自主导航驾驶及精确定位,三向定位精度误差不超过5毫米。

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