正文
关键技术之三:控制系统应用智能化芯片,拥有自我检测能力
火箭的控制系统也被称为火箭的大脑,在火箭飞行过程中,必须控制各个部段精确分离,才能将航天器送入轨道,而长征7号相比于过去的火箭结构更加复杂,因此控制系统的设计上也采取了新的思路。过去整个控制系统基本集中在芯级(火箭箭体),而且集中在二级(火箭段),现在基本上每个舱段都有一个控制系统,减轻了集中式处理的控制系统的压力。长征7号控制系统共采用143项智能控制软件,是传统火箭软件使用量的30倍以上,大大提高了控制的精确度,标志着我国的火箭控制系统已经向全面数字化方向发展。
关键技术之四:组合体垂直转运,单轨差速转弯行走技术国际领先
长征七号运载火箭采用改进后的垂直总装、垂直测试、垂直转场和远距离测试的“新三垂一远”测发模式,实现了气箭液各种接口都不断开,在发射区不需要进行重新的测试,火箭在转运3天内即可实施发射,极大缩短了火箭在发射区的射前准备时间,有效提高了发射可靠性,这项技术整体达到国际先进水平。
长征七号运载火箭组合体垂直转运,采用了“单轨差速转弯行走技术”,这是航天发射支持系统的一次重大突破,让我国运载火箭活动发射平台转弯行走实现了“零”的突破。目前,除日本外,我国是第2个掌握“单轨差速转弯行走技术”的国家,也是继美国、欧空局、日本之后第4个掌握“发射平台转弯行走技术”的国家(机构),缩短了我国在发射设备领域与其它航天大国的差距。
转运(也称转场),就是要把已经搭载了载荷的火箭从总装厂房垂直转运到发射塔架。火箭组装测试后,运往发射台可以采取水平运输和垂直运输两种方式。由于水平运输方式比较简单,在航天发展的早期采用得较多。现如今,各国越来越青睐垂直运输方式。垂直运输能够最大限度地保持火箭及航天器的状态不变,提高测试的可靠性和安全性。此次长征七号将火箭箭体连同发射平台一齐转运至发射塔架,能够最大限度缩短火箭在发射场的停留时间,在多变的气候条件下迅速完成发射。
关键技术之五:首次实现火箭海运,防风防水设计应对气候挑战
海运有利于降低对火箭结构带来的损害。此次火箭运输不同于以往铁路运输,而是走海路,海运在震动测试中优于铁路和公路运输,降低运输对火箭结构带来的损害。为此我国还专门研制了第一艘载运火箭的专用船——“远望21”。它创新设计出一整套运载火箭海上环境保障措施和火箭集装箱减摇减振手段,成功地使火箭货舱内始终维持适宜的温、湿度及盐雾度。
滨海发射场对防风防水提出更高要求。长征七号运载火箭发射是海南文昌卫星发射中心自建成以来首次承担发射任务,该发射中心具有“高温、高湿、高盐雾”和“强台风、强降雨、强雷暴”的特殊气候条件,为此火箭做了全面放水设计,防风减载装置可抗八级大风。
2.
长征系列火箭新旧更替,新一代火箭助力航天发展
2.1
长征系列火箭成绩斐然,新旧更替需求迫切
长征系列打造中国运载火箭的知名品牌。我国的运载火箭以航天科技集团研制的长征系列火箭为主,起步于20世纪50年代,目前已具备发射低、中、高不同轨道,不同类型卫星及载人飞船的能力。其中,低地球轨道(LEO)运载能力达到8.8吨,太阳同步轨道(SSO)运载能力达到2.9吨,地球转移轨道(GTO)运载能力达到5.5吨。长征系列火箭已成为了国际知名的高科技品牌,在国际发射市场占有重要一席。
长征系列火箭成绩卓越。截至到目前,长征系列运载火箭已进行了230次发射,发射成功率在96%以上,并在1996年10月至2009年4月间取得连续75次发射成功的佳绩。截至2015年11月,长征火箭共进行过50余次商业发射和10余次搭载服务。
长征系列火箭家族庞大。长征系列运载火箭至今共研制了包括长征一号、长征二号系列、长征三号系列、长征四号系列等十余型运载火箭。其中,长征一号、长征二号捆、长征三号、长征四号已退役,仍在服役的型号仍超过10型。
航天发展对新一代火箭需求迫切。进入21世纪,随着中国航天事业的发展,新一代运载火箭的需求越来越迫切,主要体现在如下方面:
运载能力的需求:通信卫星向大型化发展,我国的载人航天工程、探月工程、深空探测等重大项目都需要更大运力的火箭,而我国目前运载能力最大的长征三号乙5.5吨的运载能力完全无法满足需求;
商业化发展的需求:国际商业卫星发射市场对运载火箭的可靠性、低成本提出更高要求,卫星的小型化和低成本化的发展趋势推动运载火箭向低成本化发展。
环境保护和安全需求:传统的液体火箭推进剂例如四氧化二氮/甲肼有毒有害,对储存条件要求极高,考虑环境保护和发射安全等因素,无污染的新一代运载火箭被提上重要日程。
新一代火箭采用液氧、液氢、煤油作为主要推进剂,面向更新换代需求。新一代火箭是中国为了替换老旧的长征二号、长征三号和长征四号并提升航天运载能力而于2006年开始研制的火箭系列,由芯级直径5米的长征五号系列大型运载火箭、芯级直径3.35米长征七号系列中型运载火箭和长征六号小型运载火箭等组成,使用YF-100、YF-77、YF-75D、YF-115作为主要动力,采用无毒无污染的液氧、液氢、煤油作为主要推进剂,运载能力将覆盖近地轨道1.5-25吨,地球同步轨道1.5-14吨。
2.2 “
新一代”之长征十一号:固体运载火箭,面向微小卫星发射需求
2015
年9月首发成功。长征十一号火箭是由中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院(航天一院)抓总研制的四级固体运载火箭,火箭全长20.8米,直径2.0米,起飞重达58吨,采用固体燃料推进,主要用于满足自然灾害、突发事件等应急情况下微小卫星发射需求。于2015年9月25日9时41分在酒泉卫星发射中心完成首飞,成功将浦江一号和另外3颗微小卫星送入太空。
突破关键技术,完善运载火箭型谱。长征十一号箭突破了大型固体发动机、快速测试发射、卫星环境综合保障等关键技术,具备全天候数小时内完成发射的能力,可满足不同任务载荷、不同轨道的多样化发射需求。长征十一号标志着中国在固体运载火箭领域关键技术上取得重大突破,对于完善中国运载火箭型谱、提升进入空间能力,具有重要意义。
固体发动机之最。一级发动机采用我国推力最大的固体发动机,其燃烧室装药量为国内固体发动机之最,采用的柔性喷管是我国目前尺寸最大的发动机喷管,刷新我国固体发动机研制史上多项纪录。
机动发射,无需专门平台。采用了能够自主移动、完成测试准备的发射平台──即机动战略导弹的发射平台,能够在24小时内完成发射准备,具备全天候、无依托发射的能力。
2.3
“新一代”之长征六号:小型运载火箭,面向小卫星发射需求
面向小卫星发射需求。长征六号运载火箭(CZ-6)是上海航天技术研究院(中国航天科技集团公司第八研究院)研制的新一代无毒无污染小型液体运载火箭,主要为了满足小卫星的发射需求。长征六号为三级火箭,火箭全长29米,一级直径3.35米,使用一台120吨液氧煤油发动机,二级火箭直径2.25米,使用一台18吨液氧煤油发动机,起飞推力1200千牛,700公里太阳同步轨道运载能力500kg。
一箭多星创记录,全面提升小卫星运载能力。2015年9月20日,长征六号在太原卫星发射中心成功将20颗微小卫星送入太空,创造了中国航天一箭多星发射的新纪录,也是中国新一代运载火箭的首次发射。一箭多星技术取得突破,大大降低了卫星的发射成本,有利于卫星产业的快速发展。