长征七号A运载火箭(简称“长七A火箭”)的成功发射,除了研制团队攻坚克难、勇攀高峰,还离不开这些“秘诀”,即先进的工作理念与方法。
“通用化、系列化、组合化” 设计理念是引领
△长七A火箭进行总装
从上世纪 80 年代开始,我国就围绕新一代运载火箭开展了规划,逐步形成了小、中、大新一代运载火箭的型谱,为新一代运载火箭的“ 通用化、系列化、组合化”发展打下了基础。长七A火箭的成功研制则是新一代运载火箭“通用化、系列化、组合化”设计理念的具体实践。
长七A火箭是在长征七号运载火箭(简称“长七火箭”)的基础上,与长征三号甲系列运载火箭(简称“长三甲系列火箭”)的三子级组合形成的三级构型火箭。按照我国运载火箭型谱规划,长七A火箭是新一代中型运载火箭的主力构型,可以满足中大型高轨卫星高密度发射需求,同时有利于优化航天发射场的能力布局。
那么,遵循“通用化、系列化、组合化”的设计理念,长七A火箭在研制初期是如何选型的呢?
长七火箭是为发射空间站工程的货运飞船任务而专门研制的,是我国新一代中型运载火箭的基本型,在2016年和2017年连续两次发射取得圆满成功。长七A火箭总指挥孟刚说:“在长七火箭首飞成功、研制取得阶段性进展的历史时段,进一步发展长七A火箭,既是技术发展的结果,也是型谱规划落地实施的必然。”长七火箭成为长七A火箭的基础。
因为长七火箭主要执行太阳同步轨道发射任务,要想执行地球同步转移轨道任务,需要增加一个末级。选择哪个末级呢?
长七A火箭总体主任设计师魏远明介绍,高轨火箭对末级的推力要求不是太大,但要求比冲要高,氢氧末级相对于液氧煤油来说比冲高,成为首选,而可选的氢氧末级有长征五号运载火箭(简称“长五火箭”)和长三甲系列火箭,但长五火箭的末级适合高轨大型火箭,如果用在长七A火箭上,运载能力不够优化,相比较而言,长三甲系列火箭的末级更适合中型火箭,而且长三甲系列火箭其三子级已经过了100多次飞行考核。
长七火箭与长三甲系列火箭为长七A火箭的研制打下了扎实的基础,但是火箭的研制并不是简单的“搭积木”,成熟模块组装得到的新火箭依然面临很多技术挑战。长七A火箭总设计师范瑞祥说:“把握好继承与创新的辩证关系是研制工作的重点。长七A火箭在充分继承长七、长三甲系列火箭成熟模块的基础上,创新提出多项关键技术,为提升我国新一代运载火箭的技术水平做出了很多有益的探索和尝试。”
长征七号系列运载火箭型号办公室副主任田玉蓉说,“通用化、系列化、组合化”的设计理念使火箭各子级模块的通用性很好,让火箭的零件、组件、舱段、贮箱等都实现了产品化,有利于火箭组批生产,奠定了高质量、高效率、高效益发展的基础,支撑未来火箭的高密度发射。
精细化管理与思维是保障
△长七A火箭进行总装
为了解决“低层次、重复性质量问题屡禁不止”这一长期制约航天高质量发展的重大管理难题,从 2019 年开始,火箭院在发射场推广流程精细化管理工作。推广初期,各个型号任务关注的更多是发射日的流程精细化。从去年开始,长征八号运载火箭首次实现了对发射场工作的全面精细化管理,为各型号任务借鉴、应用提供了范本。
魏远明介绍,长七A火箭以发射场流程精细化为抓手,在借鉴已有经验的基础上,做了更进一步的探索,通过Pad系统,把底层的岗位作业指导书与顶层的质量确认制工作结合在一起,不断推进发射场工作规范化、科学化、精细化开展。
以往采取纸质表格进行确认,负责人确认之前需要查阅岗位作业指导书,并询问相应岗位的操作人员。但在这次任务中,系统开发人员将质量确认表嵌入到系统中,并与岗位作业书建立了关联。负责人在系统中进行质量确认时,可以链接到岗位作业书,查看某项工作进展如何、经历了哪些步骤等,对于关键的步骤还可以查看照片。
“采用电子化手段进行质量确认后,负责人可以更直观地检查、确认,在一定程度上提升了工作效率。”魏远明说。
在应用精细化流程体系建设方法的同时,长七A研制团队也不断建立起精细化思维,主动将标准规范、经验知识、底线红线等内容与相应的工作程序、过程相融合,提前策划,考虑全面,在细上做文章,在严上下决心,不断地调整改进。
为了确保任务成功,研制团队在发射场制定了很多详细的检查项目。以分离面间隙的测量为例,这个过程在进场之前已经进行了详细的仿真计算,确保没有问题,但仿真计算是基于火箭的三维模型开展的,实际装配后两个产品之间的距离是否与模型一致?需要现场测量。“类似的检查项目还有很多,我们通过提前辨识风险,把风险管理和控制工作落实、落细。”魏远明说。
追梦之路任重道远 ,创新之路永无止境。长七A火箭研制队伍开拓创新、主动作为,积极践行科学管理、努力孕育管理科学,用每个人的无悔工作共同支撑型号任务的成功。
△长七A火箭试验队部分队员合影
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