火箭起飞也会“飘移”

    在赛车场上,赛车手们过弯道时常展示“漂移”特技，车手们娴熟的控车技术让人眼花缭乱。在火箭发射过程中，起飞时火箭巨大的重力和推力间关系的变化，也会造成火箭起飞“漂移”，同样需要火箭设计师做好控制。
    什么是起飞“漂移”？中国运载火箭技术研究院北京航天自动控制研究所火箭控制系统设计师张宇介绍：“理想状态下，火箭在点火后，推力逐渐积累到大于重力后，便会直冲云霄。但实际上，火箭在点火后，箭体都会发生些许横向偏移，业界称之为起飞‘漂移’”。
    为什么起飞会“漂移”？ 张宇说，引起这种“漂移”的原因有很多，从外界因素来说，以风为例，虽然确定火箭发射窗口前，会严格计算风向、风力等气象因素，但因为火箭体型庞大，地面风速还是能“撼”动火箭，会对它生成一定横向推力，产生“漂移”；从内在因素来说，虽然火箭发动机喷管装配角度、发动机的流量大小，都经过精细的安装和设计，但细微的误差还是存在的，这些也容易产生一些推力角度偏差，产生“漂移”。
    起飞“漂移”有什么危害？火箭的“漂移”不像赛车的“漂移”一样惹眼，一般观看火箭发射的人都察觉不到。张宇说：“火箭横向的‘漂移’对于庞大的火箭来说，肉眼几乎观察不到，但它的危害却不小。”火箭在起飞前靠支柱支撑着“站”在发射塔上，“漂移”量太大的话，喷管碰到支撑柱会对火箭造成无法估计的损失。在长征火箭家族中，长征五号运载火箭底部有12个支撑柱，是其他火箭的3倍，也是起飞“漂移”控制难度最大的火箭。它离喷管最近的支撑柱与喷管的间距只有不到20厘米，两者一旦相撞，火箭极有可能起飞就失稳。
    怎么控制火箭起飞“漂移”呢？其实，火箭控制系统设计师们在设计阶段就开始控制起飞“漂移”了。张宇说，我们综合了喷管装配误差、发动机流量差别等因素，在起飞之前-30秒左右就开始调整火箭芯一级和助推器喷管的朝向等，根据最大误差设置调整参数范围，确保火箭有足够的力量应对“漂移”，就像运动员在起跑线做好准备姿势一样，静待起飞。
    不仅在起飞之前，火箭在离开地面飞出发射塔之前，控制系统还会根据瞄准角度对滚动程序角进行修正，对火箭的扭转角度等进行实时控制，直到火箭顺利离开发射台、飞到高空了，起飞“漂移”控制才算结束。
    对于复杂的火箭控制系统来说，起飞“漂移”控制只是一小步，但每个小步骤，对于庞大的火箭来说都性命攸关。在整个发射任务过程中，拼命冲向目标轨道的火箭就像一个勇士，牺牲自己、成全任务，奔向目标的途中它殒身涉险，完成任务后它壮烈不悔，这是火箭的使命，也是所有航天人面对国家任务的承诺。

△长征五号火箭       张翰摄