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“神箭”“神舟”再牽手 打贏中國空間站在軌建造階段載人飛行首戰

2021-06-22 10:02 科技日報

   

  6月17日,在北京航天飛行控制中心,科研人員在監測神舟十二號載人飛船與天和核心艙自主快速交會對接情況。新華社記者 金立旺攝

  6月17日9時22分,由航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院(以下簡稱火箭院)抓總研制的長征二號F遙十二運載火箭劃破蒼穹,成功將載有3位航天員的神舟十二號載人飛船送入預定軌道。

  我國載人航天工程空間站在軌建造階段首次載人發射取得圓滿成功,為后續任務順利實施奠定了堅實基礎。

  航天員“專列”迎戰高密度發射

  素有“神箭”美譽的長二F火箭,是專門為我國載人航天工程研制的火箭,也是目前我國唯一一型載人運載火箭。

  1992年立項、1999年首飛,近30年來,長二F火箭全程參與了中國載人航天工程“三步走”戰略,共執行十余次任務,將12名、17人次航天員送入太空。

  2021年是我國載人航天工程空間站在軌建造任務開局之年,長二F火箭今明兩年計劃執行4次發射任務,發射密度前所未有。未來幾年,長二F火箭還將繼續以每年兩發的高頻率執行發射任務,在我國空間站在軌建造、運營過程中擔綱重任。

  為迎戰高密度發射,中國航天史上這輛技術最復雜、可靠性和安全性最高的航天員“專列”,進行了多項技術改進,其可靠性和安全性再上新臺階。

  火箭可靠性刷新紀錄

  據火箭院長二F火箭總指揮荊木春介紹,長二F遙十二火箭共進行109項技術狀態更改,其中有70余項與可靠性提升相關。這些改進不涉及重大技術狀態變化,主要是為了消除薄弱環節。

  如針對發動機點火失效風險,將主機傳火孔直徑從4毫米改為6毫米,進一步提升點火可靠性;根據位置不同,對發動機二級游機推力室噴注口提出更加精細的角度設計要求,使推進劑能夠更加充分地融合、更加高效地燃燒,為火箭提供強勁動力……

  每一處改進背后都有無數次的理論分析、數學仿真和試驗驗證。這支精益求精的隊伍最終將長二F火箭的可靠性從指標要求的0.97提升到0.9894,再次刷新其自身紀錄,處于世界前列。

  保證航天員安全“萬無一失”

  長二F遙十一火箭在發射神舟十一號飛船時,安全性評估值達0.997,但研制隊伍在追求安全性的道路上從未止步。為確保航天員安全,遙十二火箭逃逸安控體制進行了更改,提高了保密安全性能和抗干擾性能??刂铺右莅l動機新增了點火功能,進一步提高了火箭的安全性。

  假如火箭突發意外情況,逃逸系統啟動,逃逸飛行器像“拔蘿卜”一樣帶著返回艙飛離故障火箭。返回艙與逃逸飛行器分離后,打開降落傘,緩慢降落到地面。

  但開傘過程中,返回艙會受到地面低空風的極大影響。

  以前逃逸飛行器只能往一個固定的方向逃逸,存在一定的安全風險。研制人員在現有的控制逃逸發動機的基礎上,通過對軟件進行調整,新增發動機點火功能,使逃逸飛行器可以向垂直于地面風的方向逃逸,更加安全靈活?!氨热缯f,地面刮的是南風或北風,現在我的逃逸能力提升了,可以提前選擇與南風或北風垂直的東方向逃逸,避開地面風?!被鸺洪L二F火箭總體主任設計師常武權說。

  逃逸系統改進后,火箭安全性評估值達0.99996這一國際先進水平。常武權通俗地解釋了小數點后這一串數字的意義,“就目前的技術狀態,長二F火箭需要發射十萬次,才會有4次逃逸失敗,平均一萬次發射,還不到一次逃逸失敗的情況。在保障航天員安全方面,它比‘萬無一失’更厲害?!?/p>

  首次采用起飛滾轉技術

  本次發射中,長二F火箭還首次采用了起飛滾轉技術,更加靈活。

  以往,長二F火箭的任務較為單一,射向基本一致,火箭點火起飛后,經過俯仰轉彎等姿態調整,直接瞄準一個固定的射向,在一個射面內飛行即可。但后續空間站在建造和長期運營過程中,軌道傾角會有0.1°到0.5°的變化范圍。

  根據任務特點,型號隊伍從火箭自身出發,在載人狀態的長二F火箭上首次應用起飛滾轉技術,使火箭起飛后在空中轉體,轉到合適的角度后,再飛向任務要求的方向。采用該技術以后,長二F火箭更加靈活,任務適應能力也進一步提高。

 
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