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四大看点揭秘中国商业航天“国家队”新成员
新京报 记者 张建林 编辑 白爽
2022-12-09 15:28
研制团队仅用20个月就打造出了捷龙三号火箭。

12月9日,我国商业化固体运载火箭首次海上发射圆满成功。从2021年正式立项,到2022年12月成功首飞,研制团队仅用20个月就打造出了捷龙三号火箭。

 

据中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院(以下简称“火箭院”)介绍,捷龙三号火箭拥有国内固体运载火箭包络空间最大的整流罩,并首次实现笔记本“一键式”发射,是面向未来卫星星座快速组网发射需求而打造的一款商业固体运载火箭。


捷龙三号运载火箭首次在海上进行热发射。航天科技集团一院所属中国火箭公司供图


关注1

国内固体运载火箭包络空间最大的整流罩

 

对于商业运载火箭而言,在整流罩“安全、舒适”的前提下,还要拥有尽可能大的包络空间,以搭载更多“乘客”,提高发射任务的适应性和使用效率。

 

捷龙三号火箭箭体最大直径2.65米,最小直径2米,整流罩直径3.35米,为国内固体运载火箭包络空间最大的整流罩。采用大头罩构型,“头大脖子细”也给结构载荷设计、飞行姿态控制和复杂的噪声振动环境设计等方面带来很大难题。

 

捷龙三号火箭的整流罩借鉴了长征系列运载火箭的成熟产品和技术,但在具体研制过程中对整流罩的分离方案、能源配置、具体结构都进行了重新设计。同时,为了适应从三级箭体直径的过渡变化,重新设计了整流罩的倒锥段,以期获得更好的气动特性,最终实现了“一箭14星”。


捷龙三号火箭采用大头罩构型。航天科技集团一院所属中国火箭公司供图


关注2

首次实现我国运载火箭海上热发射

 

之前,长征十一号火箭的海上发射采用冷发射方式。由于箭体规模增大,捷龙三号火箭创新性地采用了框式导向海上热发射方案,攻克了待发稳定性、离架安全性、燃气流排导和热防护设计等技术难题,在确保发射安全性前提下,有效缩短发射流程、降低发射成本。

 

海上热发射技术是世界性的难题,由于海况复杂,存在火箭在起竖过程中出现偏载、火箭在垂直待发阶段出现倾覆、火箭在飞行初期姿态不易控制等可能性。

 

研制团队花费半年时间参考了国外的海上发射技术,论证了多个总体技术方案,进行了大量的仿真计算,突破了多项关键技术,实现了火箭在发射平台内的可控飞行。同时,从发射平台兼容性、半实物系统仿真方法等维度开展工作,检查了核心产品中的200多种金属原材料、3000多种电子元器件、15000多条关键承载焊缝、4万多枚螺栓紧固件等,累计编写了数千页的各类分析报告,最终完成了中国固体运载火箭从冷发射到热发射的跨越。

 

关注3

国内航天领域动力电压最高、功率级别最大的机电伺服系统

 

伺服系统负责火箭飞行全过程的姿态稳定和方向调整,可以理解为“开”火箭的“司机”。

 

传统伺服系统多为电液伺服系统,主要靠液压驱动来执行动作,稳定可靠,但生产周期较长,后期维护也较为复杂。而机电伺服系统可直接将“电能”转化为“机械能”,生产周期缩短一半,对市场需求的响应速度大幅提升,逐渐成为航天发射领域的“新宠”。

 

为了匹配捷龙三号火箭快速履约的特点,研制团队将机电伺服系统全覆盖式地应用在火箭的一级、二级、三级、四级和滚控伺服系统,其中30kW产品为我国航天领域功率等级最高的机电伺服产品,工作电压400V为目前国际航天领域机电伺服应用的最高电压体系,其综合技术达到了国际先进、国内领先水平。


“捷龙三号”运载火箭。航天科技集团一院所属中国火箭公司供图


关注4

首次实现笔记本“一键式”发射


据介绍,此次发射没有复杂的测发设备,随着发射口令下达,鼠标轻轻一点,捷龙三号火箭便从海上冲天而起。“一键式”发射的首次实现要归功于研制团队打造的一体化测发指挥系统。

 

火箭院捷龙三号火箭型号指挥控制系统指挥岗王芳介绍,地面测发系统采用一体化设计,前端发射船部署发射控制舱,后端保障船部署一体化指挥控制舱,两舱之间采用无线通信方式,完成对火箭的测试发射控制。

 

5台笔记本电脑,就完成了火箭从测试到发射所有环节的控制,包括流程控制、数据显示、判断和监控以及对故障的实时诊断。呈现出来的越简单,背后的工作越复杂。在软件流程设计时,研制团队考虑了各种工况和工作模式,将希望实现的目标集成到软件中,使其具备自主判断和自主决策的能力。

 

新京报记者 张建林

编辑 白爽 校对 赵琳

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