长六改团队探索运载火箭的智慧密码

发布时间：2023-11-01 12:06:02 所属栏目：动态来源：转载

导读： 　　4次成功的发射记录于一身的长征六号改运载火箭自此起在太原卫星发射中心续写新的篇章。浩瀚宇宙既有机遇也有风险，长六改型号团队一直在思考如何让火箭更稳、更可靠地托举梦想。&ldquo

　　4次成功的发射记录于一身的长征六号改运载火箭自此起在太原卫星发射中心续写新的篇章。浩瀚宇宙既有机遇也有风险，长六改型号团队一直在思考如何让火箭更稳、更可靠地托举梦想。“智慧”或许是一条出路。

　　“智慧火箭”到底是什么？一群人早已未雨绸缪。2010年初，长六改火箭正式启动方案论证工作，长六改火箭研制人员综合技术发展趋势和国内的研究现状，从论证之初便确定了采用固液捆绑的总体思路，即采用液体芯及捆绑固体助推构型。

　　长征六号改运载火箭总指挥兼总设计师洪刚介绍，这是当前国际中大型运载火箭的主流方案，但在我国现役运载火箭中，固液捆绑运载火箭的研制尚属头一次。此前，美国的宇宙神5、欧洲的阿里安5、日本的H-2A等均曾多次成功发射。

　　长六改火箭2018年立项，2022年实现首飞，同年转入应用发射，攻克多项关键技术，今年成功实施两次飞行，未来还要迎来年均10发以上的高密度发射任务。长征六号改运载火箭副总指挥李红兵笑言“早已摩拳擦掌，跃跃欲试。”

　　这份底气来自火箭的高可靠性和更强的任务适应能力，在李红兵看来，这也是对“智慧火箭”的本质追求。

　　为提升发射可靠性和稳定性，火箭在产品选型方面下足功夫，尽量选用各配套单位的货架产品和型谱化成熟产品，全箭的型谱产品选用率达97.7%，这是全箭设计可靠性较高的基础。

　　为增强发射任务适应性，长六改火箭不断进行技术优化和更新。在传统火箭中，整流罩通常采用金属材料结构或复合材料蒙皮加金属加强筋结构，它们的“钢筋铁骨”让火箭整流罩显得格外沉重，而长六该整流罩的内部结构却另有玄机。

　　长征六号改运载火箭副总设计师向长征介绍，本发火箭采用加长筒段复合材料全透波整流罩，应用水平合罩的总装技术、线性分离的解锁方式，使得整流罩的透波性、解锁可靠性得到了显著提高。

　　“复合材料整流罩全方向透波率达到90%，这样就无需再为每一颗卫星定制专属的透波口，既简化了生产流程，还能使整流罩减重30%左右。”项长征说。

　　在减重方面，长六改火箭还在设计之初采用高压补燃液氧煤油发动机“氧箱自生增压”方案。与常规的氦气增压方案相比，氧箱自身增压方案结构简单、重量轻，同时还突破杂质气体冷凝结冰堵塞安全阀内部通道、输送系统滤网和地面试验验证等难题，有效提高系统可靠性。

　　火箭在空中飞行，犹如巨轮遨游在海洋中，控制系统是舵手，指挥航行轨道。对于长六号而言，需要一个头脑清晰的舵手来作出指令，准确改变航行方向。

　　“我们始终将‘正常飞行可靠，故障飞行安全’作为终极目标，寻求控制系统最优解。”长征六号改运载火箭副总设计师辛高波说，长征六改控制系统实现了架构化升级，不但对可能发生的故障有超强的适应能力，而且更可靠、更智能。

　　提起长六改控制系统的技术创新，他如数家珍：固液联合摇摆控制技术、大功率电动伺服控制技术、伺服系统在线故障诊断和重构技术、“三总线”冗余技术、飞行软件自主研制、单十表故障诊断及全自主对准技术等，这都是团队为长六改独家开发的“最强大脑营养套餐”。

　　控制系统架构上采用了全冗余控制系统的设计方案，设计了三套总线的“多级分布式容错计算机化表决自动化控制技术”，保证了整个系统的高可靠。通俗地说，就是在火箭的“大脑”里搭建了3条“信息高速公路”，用于火箭的实时控制和管理，而且3条“高速公路”互为备份，即便只剩1条“高速公路”可使用，也能保证火箭的正常飞行。

　　更智能的是火箭控制系统采用了“总线监视”技术。在测试、飞行过程中获取的各类重要参数，都可以实现自动“监视”，飞行控制软件就可以专心飞行，不用为传输飞行参数而分心。

　　在“聪明智慧”的道路上，他们不断探索前进。例如在本次任务中，长六改型号团队为火箭整流罩加装信标机，精确定位残骸落区，进一步提高残骸控制的主动性。同时也在线弹道规划方面进行有益尝试。

　　“假如飞行过程中，火箭有一台助推器的伺服机构发生严重故障，火箭会迅速判断箭上状态，分析评估自己当前的入轨与控制能力，通过自主规划飞行轨迹，调整制导控制方案及参数，制定新的目标，最大限度地完成使命。”长征六号改运载火箭副总设计师张亮表示，智能、强适应，拥有这些能力，火箭就能从容应对各种突发状况，最大限度挖掘自身潜力，进一步降低火箭发射成本。

　　除了在飞行过程中施展“聪明才智”，“智慧火箭”的内涵其实更加丰富。在洪刚看来，“智慧火箭”的核心，是火箭在全寿命周期研制模式下具备相当的智能化水平，从设计之初就应融合智慧手段，实现火箭研制效率、质量、技术水平的全面提升，以满足适应更多任务需求的目标。

　　具体如何实现？面对日益增长的火箭入轨高精度、火箭发射高可靠性、火箭短研制周期的要求，引入数字化技术是必然趋势。

　　“在数字化环境下，建立了厂房、地面、起吊设备等三维制造资源模型，将已经建立好的各装配工艺模型放入厂房中，工作人员就像拼乐高一样轻松完成火箭装配。”李红兵说。

　　为快速适应载荷变化，本次任务中型号团队首次采用多专业联合仿真技术，结合弹道学、力学等多个领域的专业知识，通过在线仿真来快速设计适应特定任务的火箭。

　　“时间比以前缩短了30%左右。通过综合考虑多个性能指标，可以更好地适应不同任务的需求，为火箭设计提供了更大的灵活性。”航天科技集团八院运载领域数字化总师邹薇表示。

　　更让人惊喜的地方在于，不只是上面提到的“宏大叙事”，就连一个小的单机或产品，也被拉进了“智慧圈”。一个个产品都开始有了属于自己独特的数字标识，实现型号内部数据打通。工作人员通过扫描产品标识编码，就可自动获取产品原材料和其他参数信息，在实现智能化管理的基础上不断积累“数字火箭”发展的子样本。

　　可能再过几个年头，重要单机、零部组件就会实现全寿命周期的关键技术指标数据、质量信息信息化采集，并能够对上述数据进行数据分析与深度应用，实现全流程基于大数据分析的过程控制，实现过程数据的100%可量化、可追溯、可分析。同时，通过对生产工艺、设备运行状态、产品质量等方面的实时监控，为企业提供智能化决策支持，提高生产效率，降低成本。

（编辑：PHP编程网 - 黄冈站长网）

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