“十三五”新一代运载火箭发射任务收官之战 长征八号运载火箭首飞圆满成功 我国火箭家族添新丁 填补太阳同步轨道3-4.5吨空白

发布时间 : 2020-12-31     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

   
  12月22日12时37分,长征八号运载火箭在文昌航天发射场点火升空,成功将一颗主星和4颗小卫星送入预定轨道,发射取得圆满成功,从此,我国运载火箭家族多了一个新成员。此次发射是“十三五”新一代运载火箭发射任务的收官之战,也是我院“十三五”宇航发射任务的收官之战。


聚焦商业航天发射,填补太阳同步轨道3-4.5吨空白


  长征八号运载火箭(以下简称“长八火箭”)是火箭院面向国际商业航天发射市场,研制的新一代中型运载火箭。当前,中低轨卫星发射需求日益旺盛,而我国在发射3-4.5吨太阳同步轨道卫星上,缺少适合的运载工具,长八火箭应运而生。它采用芯级捆绑2枚助推器构型,全长约50.3米,起飞质量约356吨,起飞推力约480吨,最高能将超过4.5吨的载荷送入700公里太阳同步轨道;如果省去2枚助推器,同样轨道的运载能力达到了3吨级。作为新一代运载火箭,长八火箭采用了绿色环保液体推进剂。
  长八火箭副总师吴义田介绍,“长八火箭是一枚性价比优、易用性好、安全性高的火箭,它将成为国内外商业航天发射市场的生力军和主力军。”

   

  
创新研制模式,三年一箭打造“快八”


  长八火箭遵循“模块化、系列化、组合化”的发展思路,它的一级和助推器借鉴长征七号火箭芯一级和助推器,二级借鉴长征三号火箭三子级。
  长八火箭副总指挥段保成说,长八火箭从立项到研制再到后续任务,突出一个“快”。“快”主要体现在三个方面,研制速度快、履约能力快、发射周期快。“长八火箭2017年5月立项,今年首飞,仅用了3年的时间,对于一个新型火箭来说,这个速度很快。”段保成介绍道,“客户方提出任务需求,一年时间内,我们就能够提供发射服务,在现役火箭中,这个速度也排在前列。”最后,长八火箭的发射周期快,“未来长八火箭的发射周期将缩短到10天。”

  

  
三大技术突破,开先河打根基


  长八火箭是在现役火箭已有模块的基础上通过组合而开展设计,开创了我国火箭逆向设计的先河,研制队伍创新了多项技术,特别是取得的“三大突破”,为我国未来火箭研制提供进一步的技术支撑。
  突破一:采用模态综合技术,是我国第一枚通过数学建模与仿真获取全箭动特性参数的中大型液体火箭。

  一直以来,我国新研制的火箭都会进行全箭模态试验,用实物试验获取飞行中火箭的动特性参数。长八火箭是我国首个研制中没有进行全箭模态试验的中大型火箭。长八火箭总指挥肖耘说,“我们通过虚实结合仿真的模态综合技术,解决了箭体特征频率、振型等数据获取的难题。”
  没有做全箭模态试验,如何确保产品可靠性?长八火箭总师宋征宇介绍,我们采取了一系列创新的方法,通过不同团队独立的计算和比对,让模型愈发地精细和准确;与此同时,提供给控制系统设计所用的模型参数偏差却进一步加严。简单地说,就是模型更精准,但偏差更加严,这中间的余量就是设计裕度和可靠性。通过这些措施,我们将技术风险大幅降低。
  模态综合技术的突破对我国火箭研制意义十分重大。曾有人提出,“是不是造多大的火箭,就要建多大的振动塔?”宋征宇说,长八火箭作为一个新型火箭,没有建设专用的振动塔,也没有生产样品开展实物的振动试验,而是将模态综合技术真正用了起来,这为我国未来新型号火箭研发在提高效率、节约经费上积累了宝贵经验。
  突破二:主动识别系统干扰,是我国第一枚应用自抗扰主动减载技术的火箭。
  长八火箭在结构特征上呈现出“大脑袋、细脖子”的特点,整流罩较大,火箭二级箭体相对来说结构强度较弱。长八火箭控制系统副总师胡海峰介绍,该火箭的“静不稳定系数”是我国现役火箭的3倍以上,对系统干扰更敏感,如果不能及时消除这些干扰,将会对二级箭体结构造成破坏。肖耘说,这就好比开车,侧向风很容易将车吹翻,这时需要调整车头,让车头迎着风的方向前进。
  为此,研制队伍采用了自抗扰主动减载技术,静不稳定度越大,在风干扰下箭体绕心运动的角速率越大。设计人员巧妙地利用了这一特征,通过自抗扰技术辨识干扰力矩并进行补偿,取得了显著效果。
  宋征宇说,长八火箭发射成功,解决了我国薄壁结构的火箭在各种风况下飞行的适应性问题,为结构的轻质化设计和应用提供了保障,有助于进一步提高运载效率。
  突破三:给发动机“挂油门”,是我国第一枚应用发动机节流技术的火箭。
  所谓节流,肖耘有一个形象的解释,就是给发动机挂上油门。以往发动机点火后,维持恒定的推力往上飞;现在当火箭飞入大风区时,我们把油门收回来,将火箭的飞行速度降下来。之所以这么做,是因为长八火箭一级飞行段的速度快,这就使得在大风区箭体结构承受的动压大幅增大。宋征宇介绍,长八火箭的动压必须减少一半,才能满足飞行剖面的要求。为此,长八火箭首次在一级飞行段采用发动机节流技术,这为后续我国运载火箭的重复使用和牵制释放奠定了基础。

  

  
主星+小卫星,提供常态化搭载服务


  此次发射任务包括一颗主卫星和4颗小卫星,主卫星放在整流罩内上端,搭载的小卫星放在卫星支架的周边。“长八火箭在完成主任务的同时,将提供常态化的搭载服务。”宋征宇介绍,以往“一箭多星”任务中,每颗卫星的体量通常差不多,长八火箭的“一箭多星”与它们不同,发射任务以主卫星为主,比如此次任务的主卫星大约3吨,火箭还留有富裕运载能力用以搭载小卫星。
  主卫星支架周边的小卫星接口将保留。为了方便客户,长八火箭与卫星的接口采用通用化设计,宋征宇说,未来还将提供类似“即插即用”的搭载服务。

【打印】 【关闭】

网友评论

文明上网理性发言,请遵守新闻评论服务协议