長七火箭五送“天舟”:從“精準(zhǔn)投籃”到“空心入網(wǎng)”
11月12日,耀眼的尾焰映著碧海藍(lán)天,發(fā)動機(jī)的轟鳴聲響徹海南文昌航天發(fā)射場,長征七號遙六運(yùn)載火箭(簡稱“長七遙六火箭”)成功發(fā)射,將天舟五號貨運(yùn)飛船精準(zhǔn)送入預(yù)訂軌道。
2016年6月25日,作為我國新一代中型運(yùn)載火箭的長七號火箭首飛圓滿成功,標(biāo)志著中國載人航天工程空間實(shí)驗(yàn)室任務(wù)順利開啟。五送天舟,長七火箭研制團(tuán)隊(duì)不斷優(yōu)化調(diào)整,在一次次發(fā)射中持續(xù)提速。從發(fā)射場流程優(yōu)化到高密度發(fā)射再到可以實(shí)現(xiàn)天舟飛船2小時快速交會對接,“快遞小哥”長七火箭正不斷刷新著自己的“送貨”速度,火箭研制團(tuán)隊(duì)也加緊腳步,在加快建設(shè)航天強(qiáng)國的道路上大步向前。
從“精準(zhǔn)投籃”到“空心入網(wǎng)”
“如果你在長七遙一火箭發(fā)射時問我這個問題,我沒法給你肯定的答案,但現(xiàn)在,我可以肯定的告訴你,可以!”在發(fā)射前的采訪中,當(dāng)被問起長七遙六火箭能否精準(zhǔn)入軌,幫助天舟五號貨運(yùn)飛船實(shí)現(xiàn)2小時快速交會對接時,長七火箭主管彈道設(shè)計(jì)師張博戎自信地給出了肯定的答案。
在11月12日的發(fā)射中,長七遙六火箭也不負(fù)眾望,再次實(shí)現(xiàn)高精度入軌,長七火箭入軌精度再提升一個數(shù)量級是天舟貨運(yùn)飛船與空間站組合體交會對接的基礎(chǔ)。
空間站建造階段11次發(fā)任務(wù)環(huán)環(huán)相扣,不論是托舉空間站艙段,還是送貨運(yùn)飛船,亦或是載人飛天,都是交會對接任務(wù),對火箭發(fā)射入軌精度本身就有很高的要求。于長七火箭而言,把貨運(yùn)飛船送到預(yù)定軌道后,一圈的軌道周期大約是5400秒,而長七火箭要去的入軌精度偏差不能超過4秒,這也是我國現(xiàn)役運(yùn)載火箭中入軌精度最高的。
為了實(shí)現(xiàn)高精度入軌,長七火箭采用了高精度激光陀螺和光纖陀螺慣性測量組合的設(shè)計(jì)方法。在飛行過程中,控制系統(tǒng)能夠快速為火箭規(guī)劃出最佳飛行路線;“迭代制導(dǎo)技術(shù)”的保駕護(hù)航,還可以幫助火箭提前預(yù)見偏差,實(shí)時修正,保證入軌精度。
從最高到更高的跨越,是長七火箭研制團(tuán)隊(duì)對自我的不斷超越,張博戎用投籃來比喻這一難度:“以前是精準(zhǔn)的投籃入筐,現(xiàn)在我們不但要投籃,還要投一個漂亮的空心球!睆氖罪w起,在一次次持續(xù)優(yōu)化升級中,長七火箭各系統(tǒng)綜合性能不斷提升。張博戎和同事們知道,長七火箭有這個實(shí)力,就待施展的那一天。
長七遙五火箭發(fā)射成功后,研制團(tuán)隊(duì)接到了要執(zhí)行2小時快速交會對接任務(wù)的技術(shù)需求。經(jīng)過近3個月的數(shù)據(jù)分析和偏差修正,他們將火箭各系統(tǒng)的綜合性能進(jìn)行了又一輪提升,全箭以優(yōu)異的性能,完成了“空心球”投籃。
今日,長七火箭空間站建造階段4次發(fā)射任務(wù)圓滿收官。后續(xù),研制團(tuán)隊(duì)還將持續(xù)提升火箭性能,為提升中國火箭入軌精度不斷努力。
發(fā)射場流程不斷縮減
5月10日1點(diǎn)56分,長七遙五火箭點(diǎn)火升空,時間已經(jīng)是凌晨時分,海南文昌發(fā)射場測控大廳里的發(fā)射隊(duì)員們依舊神采奕奕,聚精會神地盯著面前屏幕上不斷跳動的數(shù)據(jù)。從進(jìn)入負(fù)8小時射前準(zhǔn)備流程開始,他們已經(jīng)在測控大廳和各自的崗位上堅(jiān)持了近9個小時。
為保證發(fā)射支持系統(tǒng)供氣正常,火箭供氣系統(tǒng)主管設(shè)計(jì)師陳山上崗時間比其他系統(tǒng)發(fā)射隊(duì)員還要早一個半小時,得益于發(fā)射場流程優(yōu)化,他這次在崗時間縮短了4小時:“以前是負(fù)12小時進(jìn)入發(fā)射流程,我們專業(yè)要連續(xù)工作13個半小時,高負(fù)荷連續(xù)工作對大家的體能是項(xiàng)考驗(yàn),流程縮減也讓大家能保持良好狀態(tài)!
射前流程縮減4小時是在長七遙五火箭發(fā)射任務(wù)中實(shí)現(xiàn)的,這次發(fā)射拉開了2022年我國空間站建造大幕,也是在這次任務(wù)中,火箭研制團(tuán)隊(duì)通過射前流程優(yōu)化和可靠性提升等17項(xiàng)技術(shù)狀態(tài)變化,讓測發(fā)周期由原來的31天縮減到27天,長七火箭首次實(shí)現(xiàn)在一個月完成測試、發(fā)射。
長七火箭是新一代運(yùn)載火箭,低溫模塊多,射前流程復(fù)雜。長七火箭總體主任設(shè)計(jì)師邵業(yè)濤說:“打一發(fā)進(jìn)步一發(fā)是我們一直以來堅(jiān)持做的事,從長七火箭首飛時40多天的發(fā)射流程縮短到一個月內(nèi)完成,是研制團(tuán)隊(duì)對每一次測試發(fā)射數(shù)據(jù)的不斷積累和分析研判。從質(zhì)量到流程,我們都要精益求精,努力把長七火箭做成‘精品’。”
從31到27,是液氧與煤油并行同步加注,壓縮發(fā)射準(zhǔn)備時間,提升任務(wù)準(zhǔn)備適應(yīng)性、氣候適應(yīng)性;是總結(jié)梳理以往的測試經(jīng)驗(yàn),將較多試驗(yàn)性質(zhì)的測試簡化,部分流程進(jìn)一步壓縮;是整合測試項(xiàng)目,一項(xiàng)測試解決兩方面的測試需求,減少一天測試時間。
地面系統(tǒng)恢復(fù)節(jié)省時間2.5天,火箭產(chǎn)品出箱工作流程由3天壓縮至2天,測試流程時間誤差精確到10分鐘以內(nèi),發(fā)射日流程壓縮4小時……從31到27,不變的是發(fā)射的可靠性、測試的覆蓋性,減少的是測試發(fā)射流程,增加的是團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)對逐漸密集的發(fā)射任務(wù)時信心。
11月12日,長七遙六火箭發(fā)射成功,火箭研制團(tuán)隊(duì)同樣在不到一個月的時間里完成了測試發(fā)射流程。收集好這次的發(fā)射數(shù)據(jù),他們又開始了下一次發(fā)射的流程優(yōu)化分析,要用更快的速度、更高的可靠性將貨物穩(wěn)穩(wěn)送到空間站。
無懼高密度發(fā)射挑戰(zhàn)
長七遙六火箭在海南文昌航天發(fā)射場一飛沖天的時候,千里外天津火箭公司總裝測試廠房里,長七系列火箭的下一發(fā)已經(jīng)在進(jìn)行出廠前的總裝測試了。長七火箭是我國現(xiàn)役火箭中模塊最多、總裝流程最復(fù)雜的火箭,從4到6個月裝一發(fā)箭,到現(xiàn)在的2個月裝一發(fā)箭,天津火箭公司的總裝測試團(tuán)隊(duì)也在全力奔跑,保證后墻不倒。
“你把工裝卡在這里,然后再推動火箭二級級間段,像這樣。”在火箭總裝車間,長七火箭裝配三組組長樊宇正在帶著全組成員一邊培訓(xùn)一邊實(shí)操火箭二級級間段配平。為給火箭總裝提速,長七火箭總裝車間全體成員梳理總結(jié)出130項(xiàng)測試總裝要點(diǎn),并針對不同項(xiàng)目對全員總裝技能進(jìn)行打分,由得分高的成員對的分較低的成員進(jìn)行培訓(xùn),大家共同進(jìn)步,不斷提高操作熟練程度。
火箭總裝工藝組組長國冰說:“為給測試總裝流程提速,提高操作熟練程度是一方面,工藝流程優(yōu)化、數(shù)字化手段的應(yīng)用也必不可少!背闪iT的物資組、多項(xiàng)流程并行、細(xì)化分工、數(shù)字化掃描取樣……一項(xiàng)項(xiàng)措施的實(shí)施讓長七系列火箭總裝測試速度提速再提速!白罱覀冋谡撟C建設(shè)專業(yè)化的生產(chǎn)線,相信建成后對總裝速度又是項(xiàng)大提升!”國冰和同事們對未來總裝速度信心滿滿。
長七火箭的運(yùn)載能力可以覆蓋到低地球軌道13.5噸的范圍,不僅可以發(fā)射天舟貨運(yùn)飛船,還可以發(fā)送其它低軌衛(wèi)星,甚至和上面級組合,完成一箭雙星或者一箭多星的發(fā)射任務(wù),在未來一些低軌衛(wèi)星的組網(wǎng)任務(wù)中也可能會發(fā)揮更廣泛的作用。2021年,長七系列火箭成功發(fā)射4次,今年,長七系列火箭已經(jīng)發(fā)射3次。從0到1再到4,長七系列火箭已經(jīng)迎來了高密度的發(fā)射。
和總裝測試流程不斷提速同步,長七系列火箭全體研制隊(duì)員都在為滿足高密度發(fā)射的需求進(jìn)行不間斷的流程優(yōu)化和措施制定。但歸根結(jié)底,高密度發(fā)射的接連成功更離不開人的奮斗。兩年來,研制團(tuán)隊(duì)在北京、天津、海南三地奮戰(zhàn),很多人不是在海南執(zhí)行發(fā)射任務(wù),就是在天津做試驗(yàn)。每個人都以“坐不住”的責(zé)任感,“等不起”的緊迫感,“慢不得”的危機(jī)感,全力以赴投入到工作中,與時間賽跑。
火箭研制生產(chǎn)全流程加速跑,建立在產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的堅(jiān)實(shí)基石之上,研制團(tuán)隊(duì)也在想方設(shè)法不斷提升全箭質(zhì)量、夯實(shí)可靠性基礎(chǔ)。發(fā)射前,研制團(tuán)隊(duì)嚴(yán)格產(chǎn)品制造、驗(yàn)收及總裝測試質(zhì)量控制,開展多項(xiàng)專項(xiàng)檢查、軟件質(zhì)量控制和空間站工程特殊舉措等專項(xiàng)質(zhì)量復(fù)查工作;發(fā)射后,研制團(tuán)隊(duì)兩總帶領(lǐng)大家總結(jié)經(jīng)驗(yàn),不斷提升火箭各項(xiàng)性能。
入軌精度的又一次提高,一個月內(nèi)完成測試、發(fā)射,無懼高密度發(fā)射的考驗(yàn),火箭研制人員跑出了屬于長七系列火箭的“七”速度。
完成空間站建造階段的4次發(fā)射任務(wù),進(jìn)入空間站運(yùn)營階段后,“快遞小哥”長七火箭還將保持每年至少2次的發(fā)射頻次。而長征七也將攜手具備高軌發(fā)射能力的長七甲火箭逐步增強(qiáng)我國高軌發(fā)射能力,成為中國未來航天發(fā)射任務(wù)的“主力軍”,去執(zhí)行更多的重大發(fā)射任務(wù),在摘星的道路上以更快的速度、更強(qiáng)的能力、更可靠的質(zhì)量不斷向上、向深、向遠(yuǎn)。
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