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四星串並聯全新構型 入軌精度提高一倍——長徵二號丁運載火箭西昌首飛取得哪些突破
2020-02-20 18:26:59 來源: 新華網
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  新華社北京2月20日電  題:四星串並聯全新構型 入軌精度提高一倍——長徵二號丁運載火箭西昌首飛取得哪些突破

  新華社記者張泉、胡喆

  2月20日5時07分,我國在西昌衛星發射中心用長徵二號丁運載火箭,採取“一箭四星”方式,成功將新技術試驗衛星C星、D星、E星、F星發射升空,衛星順利進入預定軌道。

  首次實施四星串並聯發射布局、入軌精度提高近一倍、首次使用新型測發控一體化設備……這是長徵二號丁火箭首次在西昌衛星發射中心執行任務,任務團隊克服疫情帶來的挑戰,圓滿完成發射任務的同時,取得一係列技術突破。

  “一箭四星” 首次實施四星串並聯發射布局

  本次發射任務所搭載的四顆星來自不同衛星廠家,“高矮胖瘦”各不相同,為確保“打得動”,又能“放得下”“放得穩”,本次發射首次實施了四星串並聯的發射布局。

  “為了能放得下它們,我們前前後後和衛星方迭代了近20輪。”航天科技集團八院805所總體副主任設計師楊勇説。

  這一次的構型主要採用“兩艙串聯+上層並聯”四星串並聯方式,通過在整流罩和箭體之間增加一個過渡艙放置最重最大的一顆衛星,這不僅能保持該衛星處于一個較好的力學環境之中,還能減輕其余衛星的構型壓力。

  即便安置好了最重最大的一顆衛星,其余三顆也不容小覷。為了使其余三顆衛星盡可能互不影響,又要使重量偏置較小,新設計了三星並聯支承艙,用一種內外艙加分體式梁的構型替代了原先慣用的整體“井字”梁構型,並為每顆衛星設計了專用“座椅”——轉接環,讓衛星能夠穩定地“坐”在支承艙上。

  同時,為使三顆星並聯後的星間距和星罩間距滿足要求,還採用了“錯層”布局方式。“以前型號從來沒採用過這種衛星布局和火箭構型,也曾擔心帶來結構動力學、氣動等問題,但在大量的倣真和真實試驗後,表明該構型是可靠的。”型號副總設計師馮淑紅説。

  精準控制 入軌精度提高近一倍

  根據衛星任務要求,本發火箭入軌精度指標提高了近一倍。“好比駕照考試,原先的要求是倒車入庫左右距離在10厘米以內,而今要求在5厘米以內。”長徵二號丁運載火箭總體副主任設計師郝釧釧表示,指標提高近一倍,但任務難度增加的卻不止一倍。

  運載火箭入軌精度由控制係統保證。長徵二號丁運載火箭控制係統隨著其核心單機産品大平臺、小平臺、捷聯慣組的迭代更新,其控制精度始終在不斷提升。目前使用的八表光纖慣組産品已是性能最優的産品,如何進一步提升入軌精度?無疑是一次挑戰。

  “為了滿足任務要求,我們選取了多套慣組産品,並進行了數百次的入軌精度制導倣真,最終優選了一套經倣真能夠滿足入軌精度要求,且數據最穩定的慣組産品。有效保證了火箭最終的入軌精度。”長徵二號丁運載火箭控制係統主任設計師石志華説。

  據負責光纖慣組産品研制的設計師陳珊介紹,團隊仍在進行新一代光纖慣組産品的研制,其精度高于八表慣組,且單臺産品即可實現故障重構、確保係統冗余。該産品的應用有望進一步提高火箭精度。

  與此同時,為確保火箭殘骸“指哪兒落哪兒”,控制係統團隊通過充分的調研論證,選擇了一種對全箭影響最小的落點控制方法,即一級增加導引控制。該方案既無需進行結構改進,也無需新增箭上産品,只需要在火箭一級主動段飛行時實時調整火箭導引量,即可實現一級落點控制。

  告別“一把鑰匙開一把鎖” 新型測發控一體化設備首次使用

  這是長徵二號丁火箭首次在西昌衛星發射中心執行任務,這意味著本次任務將要在前期做很多準備工作來確保快速適應新環境。

  “這一次採用了一套新型地面一體化測發控設備,不僅是因為新基地需要一套新的設備,還為了借此機會實現長徵二號丁和長徵四號係列運載火箭地面設備的通用化。”長徵二號丁副總設計師李建強説。

  測發控係統好比一個“家庭醫生”,在火箭發射前,對火箭進行全身體檢,診斷火箭的健康狀況,確保火箭在健康良好的情況下發射。

  我國運載火箭型號眾多,由于技術、管理以及歷史因素等原因,不同型號運載火箭的地面接口千差萬別,均各自配置獨立的測發控係統。在任務量激增和多發射場執行任務的情況下,通用化、智能化、集成化的新一代測發控係統研制迫在眉睫。

  長徵二號丁研制團隊充分利用前期成果,並和長徵四號團隊進行充分溝通,最終,設備規模由原來16個機櫃縮減為10個,軟件配置項目數由31項減少到15項,實現了90%的長徵二號丁和長徵四號係列運載火箭通用化率。從而,讓“一把鑰匙開一把鎖”成為老黃歷。

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【糾錯】 責任編輯: 焦鵬
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