長征八號(hào)首飛成功 長征火箭家族新成員登場

今天（12月22日）12時(shí)37分，長征八號(hào)運(yùn)載火箭在文昌航天發(fā)射場點(diǎn)火升空，成功將5顆試驗(yàn)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，發(fā)射取得圓滿成功，從此，我國長征系列運(yùn)載火箭家族多了一個(gè)新成員！此次發(fā)射也是“十三五”我國新一代運(yùn)載火箭發(fā)射任務(wù)的收官之戰(zhàn)。

 

 

聚焦商業(yè)航天發(fā)射

 

填補(bǔ)太陽同步軌道3-4.5噸空白

 

長征八號(hào)運(yùn)載火箭是我國面向國際商業(yè)航天發(fā)射市場，研制的新一代中型運(yùn)載火箭。當(dāng)前，中低軌衛(wèi)星發(fā)射需求日益旺盛，而我國在發(fā)射3-4.5噸太陽同步軌道衛(wèi)星上，缺少適合的運(yùn)載工具，長八火箭應(yīng)運(yùn)而生。它采用芯級捆綁2枚助推器構(gòu)型，全長約50.3米，起飛質(zhì)量約356噸，起飛推力約480噸，最高能將超過4.5噸的載荷送入700公里太陽同步軌道；如果省去2枚助推器，同樣軌道的運(yùn)載能力達(dá)到了3噸級。作為新一代運(yùn)載火箭，長八火箭采用了綠色環(huán)保液體推進(jìn)劑。

 

 

長八火箭副總師吳義田介紹，“長八火箭是一枚性價(jià)比優(yōu)、易用性好、安全性高的火箭，它將成為國內(nèi)外商業(yè)航天發(fā)射市場的生力軍和主力軍。”

 

創(chuàng)新研制模式

 

三年一箭打造“快八”

 

長八火箭遵循“模塊化、系列化、組合化”的發(fā)展思路，它的一級和助推器借鑒長征七號(hào)火箭芯一級和助推器，二級借鑒長征三號(hào)火箭三子級。

 

 

長八火箭副總指揮段保成說，長八火箭從立項(xiàng)到研制再到后續(xù)任務(wù)，突出一個(gè)“快”。“快”主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，研制速度快、履約能力快、發(fā)射周期快。“長八火箭2017年5月立項(xiàng)，今年首飛，僅用了3年的時(shí)間，對于一個(gè)新型火箭來說，這個(gè)速度很快。”段保成介紹道，“客戶方提出任務(wù)需求，一年時(shí)間內(nèi)，我們就能夠提供發(fā)射服務(wù)，在現(xiàn)役火箭中，這個(gè)速度也排在前列。”最后，長八火箭的發(fā)射周期快，“未來長八火箭的發(fā)射周期將縮短到10天。”

 

三大技術(shù)突破 開先河打根基

 

長八火箭是在現(xiàn)役火箭已有模塊的基礎(chǔ)上通過組合而開展設(shè)計(jì)，開創(chuàng)了我國火箭逆向設(shè)計(jì)的先河，研制隊(duì)伍創(chuàng)新了多項(xiàng)技術(shù)，特別是取得的“三大突破”，為我國未來火箭研制提供進(jìn)一步的技術(shù)支撐。

 

突破一：采用模態(tài)綜合技術(shù)，是我國第一枚通過數(shù)學(xué)建模與仿真獲取全箭動(dòng)特性參數(shù)的中大型液體火箭。

 

一直以來，我國新研制的火箭都會(huì)進(jìn)行全箭模態(tài)試驗(yàn)，用實(shí)物試驗(yàn)獲取飛行中火箭的動(dòng)特性參數(shù)。長八火箭是我國首個(gè)研制中沒有進(jìn)行全箭模態(tài)試驗(yàn)的中大型火箭。長八火箭總指揮肖耘說，“我們通過虛實(shí)結(jié)合仿真的模態(tài)綜合技術(shù)，解決了箭體特征頻率、振型等數(shù)據(jù)獲取的難題。”

 

沒有做全箭模態(tài)試驗(yàn)，如何確保產(chǎn)品可靠性？長八火箭總師宋征宇介紹，我們采取了一系列創(chuàng)新的方法，通過不同團(tuán)隊(duì)獨(dú)立的計(jì)算和比對，讓模型愈發(fā)地精細(xì)和準(zhǔn)確；與此同時(shí)，提供給控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)所用的模型參數(shù)偏差卻進(jìn)一步加嚴(yán)。簡單地說，就是模型更精準(zhǔn)，但偏差更加嚴(yán)，這中間的余量就是設(shè)計(jì)裕度和可靠性。通過這些措施，我們將技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大幅降低。

 

 

模態(tài)綜合技術(shù)的突破對我國火箭研制意義十分重大。曾有人提出，“是不是造多大的火箭，就要建多大的振動(dòng)塔？”宋征宇說，長八火箭作為一個(gè)新型火箭，沒有建設(shè)專用的振動(dòng)塔，也沒有生產(chǎn)樣品開展實(shí)物的振動(dòng)試驗(yàn)，而是將模態(tài)綜合技術(shù)真正用了起來，這為我國未來新型號(hào)火箭研發(fā)在提高效率、節(jié)約經(jīng)費(fèi)上積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

 

突破二：主動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)干擾，是我國第一枚應(yīng)用自抗擾主動(dòng)減載技術(shù)的火箭。

 

長八火箭在結(jié)構(gòu)特征上呈現(xiàn)出“大腦袋、細(xì)脖子”的特點(diǎn)，整流罩較大，火箭二級箭體相對來說結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較弱。長八火箭控制系統(tǒng)副總師胡海峰介紹，該火箭的“靜不穩(wěn)定系數(shù)”是我國現(xiàn)役火箭的3倍以上，對系統(tǒng)干擾更敏感，如果不能及時(shí)消除這些干擾，將會(huì)對二級箭體結(jié)構(gòu)造成破壞。肖耘說，這就好比開車，側(cè)向風(fēng)很容易將車吹翻，這時(shí)需要調(diào)整車頭，讓車頭迎著風(fēng)的方向前進(jìn)。

 

 

為此，研制隊(duì)伍采用了自抗擾主動(dòng)減載技術(shù)，靜不穩(wěn)定度越大，在風(fēng)干擾下箭體繞心運(yùn)動(dòng)的角速率越大。設(shè)計(jì)人員巧妙地利用了這一特征，通過自抗擾技術(shù)辨識(shí)干擾力矩并進(jìn)行補(bǔ)償，取得了顯著效果。

 

宋征宇說，長八火箭發(fā)射成功，解決了我國薄壁結(jié)構(gòu)的火箭在各種風(fēng)況下飛行的適應(yīng)性問題，為結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了保障，有助于進(jìn)一步提高運(yùn)載效率。

 

突破三：給發(fā)動(dòng)機(jī)“掛油門”，是我國第一枚應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)流技術(shù)的火箭。

 

所謂節(jié)流，肖耘有一個(gè)形象的解釋，就是給發(fā)動(dòng)機(jī)掛上油門。以往發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火后，維持恒定的推力往上飛；現(xiàn)在當(dāng)火箭飛入大風(fēng)區(qū)時(shí)，我們把油門收回來，將火箭的飛行速度降下來。之所以這么做，是因?yàn)殚L八火箭一級飛行段的速度快，這就使得在大風(fēng)區(qū)箭體結(jié)構(gòu)承受的動(dòng)壓大幅增大。宋征宇介紹，長八火箭的動(dòng)壓必須減少一半，才能滿足飛行剖面的要求。為此，長八火箭首次在一級飛行段采用發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)流技術(shù)，這為后續(xù)我國運(yùn)載火箭的重復(fù)使用和牽制釋放奠定了基礎(chǔ)。

 

（央視記者 崔霞 李寧 李廈 黃瑋 陶嘉樹 吳天白 航天科技集團(tuán)一院 王偉童 趙昉）