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天宮一號運載火箭安全性指標係家族中最高

新聞中心-中國網 news.china.com.cn  時間: 2011-09-30  發表評論>>

天宮一號運載火箭安全性指標係家族中最高

天宮一號運載火箭改進示意圖

  航太工程專家詳解 新“長二F”,新在哪?

  天宮一號發射在即,這次誰來把“天宮”送上天?答案是——有著“神箭”之稱的長征二號F火箭。

  與3年前發射神舟七號載人飛船的長二F火箭相比,此次發射天宮一號目標飛行器的長二F火箭有超過170項技術狀態的變化,載人航太工程運載火箭系統總設計師荊木春説:“這樣規模的變化,相當於再造一枚全新火箭。”

  根據天宮一號體積調整,火箭整流罩相應增大

  荊木春介紹説,改進型長二F火箭具有發射天宮一號目標飛行器和飛船的兩個狀態,運載能力分別為8.6噸和8.1噸,比傳統狀態的“長二F”提高了0.6噸和0.1噸。

  由於此次目標飛行器不載人,長二F火箭取消了逃逸塔裝置。

  在發射“天宮一號”時,火箭外形上的最大變化是整流罩。整流罩位於火箭頂端,有著火箭的“皇冠”之稱。火箭升空前,整流罩在地面保護飛船或衛星,保證飛船或衛星對溫度、濕度、潔凈度的要求。而在火箭升空穿過大氣層時,整流罩可以使飛船或衛星免受氣動力和氣動熱損傷。

  “改進型長二F火箭整流罩長度為12.7米,最大直徑為4.2米,是目前國內最大的整流罩。它是根據天宮一號的體積相應調整的。”火箭系統副總設計師張智説,天宮一號體積比之前的神舟飛船都要大,因此整流罩也要相應變大。同時,整流罩頭部設計採用流線式的馮·卡門曲線,能更好地減小空氣阻力,減輕載荷影響。

  馮·卡門曲線頭部涉及很多複雜的加工工藝以及材料成型問題,具有很高的技術難度。“長二F”研製團隊在進行了一系列艱苦的工藝攻關、論證後,才最終將採用馮·卡門曲線的整流罩從理論變成現實。

  置換了全新“大腦”,可提高入軌精度

  要圓滿完成空間交會對接任務,對火箭的控制系統提出了更高的要求。

  據荊木春介紹,改進型長二F火箭的控制系統是個全新的系統,從使用的方案、原理、具體設備、軟硬體等方面與傳統狀態的“長二F”相比,發生了很大變化,相當於給火箭置換了一個全新的“大腦”。

  慣性測量組合是火箭控制系統的核心,也是影響火箭入軌精度的關鍵部件。和以前相比,改進型長二F火箭控制系統採用兩套慣組作為測量裝置。

  在制導方式上,火箭系統副總設計師宋徵宇介紹説,此次火箭的制導方式首次使用了迭代制導技術。

  迭代制導是隨著現代電腦技術和最優控制理論發展而出現的一種自適應制導技術,可根據火箭當前的速度、位置以及預估的入軌點,不斷調整自己的飛行軌跡。

  “打個比方,家住五環路,工作單位在三環路。攝動制導給你規定好了具體路徑,而迭代制導只是告訴你目的地,並不限制具體路徑。”荊木春説。

  據了解,首次交會對接任務對天宮一號的入軌精度並沒有很高要求,但對神舟八號入軌精度要求很高。因此,科研人員選擇了兩套制導方案:當發射目標飛行器時,火箭僅採用攝動制導;當發射飛船時,火箭採用“攝動+迭代”組合製導。

  可靠性指標和安全性指標均為火箭家族中最高

  除了整流罩的外形變化,火箭箭體結構系統的助推器內部頂端的形狀也發生了變化,由原來的橢球形改成錐形。荊木春表示:“這樣做是為了能夠承載更多推進劑,使火箭的運載能力提高了100多公斤。”

  改進型長二F火箭,還對箭體內部的動力系統採取了15項改進措施,來提高火箭的可靠性。目前,長二F火箭的可靠性指標為0.97,安全性指標達到0.997,是火箭家族中最高的。

  8月18日,“長征二號丙”運載火箭發射“實踐十一號04”衛星,火箭在飛行過程中發生故障,衛星未能進入預定軌道。

  航太科技集團公司迅即開展了數據分析、計算倣真和試驗驗證工作,查明瞭故障原因,制定了改進措施,對包括天宮一號發射任務在內的同系列火箭進行了“舉一反三”和改進。荊木春表示,“通過‘舉一反三’,提前發現了運載火箭的一些薄弱環節,並且採取改進措施,進一步提高了火箭的可靠性”。

文章來源: 人民日報 責任編輯: 海芋
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