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一箭20星的长征六号新一代运载火箭新在哪里?

2015-09-20 21:32   浏览:2359 次
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9月20日7时01分,我国新型运载火箭长征六号太原卫星发射中心点火发射,成功将20颗微小卫星送入太空。此次发射任务圆满成功,不仅标志着我国长征系列运载火箭家族再添新成员,而且创造了中国航天一箭多星发射的新纪录。

长征六号运载火箭成功发射

图:长征六号运载火箭成功发射

20日在太原卫星发射中心成功发射的长征六号开创我国一箭多星发射新纪录。作为我国新一代运载火箭的首飞箭,长征六号“新”在哪里?

“三平”的测发新模式

以往,火箭研制完毕从总装车间运往发射场,大多是分段运输,然后在发射场的塔架上完成火箭各子级的垂直吊装总装和测试。长征六号对这一传统模式进行了彻底变革,创造性地采用了“三平”测发新模式,即水平整体测试、水平整体星箭对接、水平整体运输起竖发射。

此次发射的长征六号在水平状态下完成全箭总装和测试,包括与20颗卫星的对接。整发火箭也是水平放置于专门研制的自行式整体运输起竖车上,由起竖车将火箭水平运输至发射工位,一气呵成地完成水平对接、翻转起竖、垂直定位、燃料加注和发射等动作。

长征六号运载火箭采用“三平”测发模式

图:长征六号运载火箭采用“三平”测发模式

承载长征六号的自行式整体运输起竖车集火箭运输、起竖、发射脐带塔功能于一体,火箭稳稳地安坐其上,就能完成从测试到加注发射的所有流程。而且车辆可以实现自动导航无人驾驶及精确定位,三向定位精度误差不超过5毫米。

为了适应火箭“三平”测发需要,上海航天对地面测发控系统也进行了改进,将各种测试设备集成安装到五个方舱内,形成了一辆移动的“体检车”,车随箭走,大大简化测发流程。

回收利用的航天新技术

长征六号首次采用了我国最新研制的高压、大推力、无毒、无污染的补燃循环液氧煤油发动机。一级直径3.35米,采用单台最大推力为120吨的液氧/煤油发动机,二、三级直径2.25米,分别采用一台液氧/煤油发动机和一台常规推进剂发动机。火箭起飞推力1200千牛。

为了获得更大的运载能力,长征六号火箭采用了一系列全新的设计方案,独特的发动机氧箱自生增压技术是最大亮点。由于火箭在飞行中,需要不断对发动机氧箱进行增压,传统设计中,需要额外增加独立的增压气瓶。自增压方案利用发动机燃气发生器的富余氧气为一级氧箱进行增压,可为火箭减少12个单独的增压气瓶以及一整套冗余增压系统,大大优化火箭总体方案并减少质量隐患。

这项回收利用的航天新技术在国际上从未曾有过先例。上海航天(即上海航天技术研究院)科技人员开展了大量试验和攻关,充分验证方案可行性,并通过热试车有效验证了增压系统的工作性能,仅增压输送系统就申请了16项专利。

此外,长征六号还创造性地使用了发动机燃气滚控系统,利用一级发动机涡轮泵后引出高温高压富氧燃气,与发动机一起对火箭进行滚动姿态控制,保证火箭飞行过程中的姿态稳定,在国际上也属首创。

全新的火箭“神经网络”

控制系统是火箭的“神经网络”。长征六号紧跟国际运载火箭发展趋势,将控制、测量、供配电组成全新的电气系统,实现了箭上信息一体化、供配电一体化和地面测发控系统一体化,有效提高了火箭电气系统的先进性、可靠性与适应性。

在控制系统中,采用了“双八表捷联惯组组合导航”技术和“迭代制导”技术,综合利用地面测控网、导航星座系统和中继卫星,实现天基测控和地基测控相结合,在火箭飞行过程中对火箭状态进行实时测量,实现更高的导航精度,以确保卫星入轨精度达到百米级,在太空实现点对点的“上门投递”。

航天“智造”的新工艺

长征六号在设计中采用了全箭数字化协同研发及一体化总装集成技术。将设计转化为实物,充分展现了航天“智造”的新工艺。

为了大幅降低火箭自重,长征六号运载火箭首次采用大温差隔热复合材料夹层共底贮箱。夹层共底需承受液氧、煤油两个独立系统的正压、反压载荷,同时还要抵抗液氧和煤油之间将近200摄氏度的温差。经过16个月研制,上海航天最终攻克一系列难题,并掌握了激光扫描及仿形加工、结构件整体胶接成型等关键制造技术。

阀门是火箭管路中的关键部件,温差变化容易造成阀门产品的收缩、膨胀变形,从而影响气密。长征六号上各种各样的阀门有40多种、90余件,温度从-196℃到50℃。大温度跨差对阀门的原材料选型、零件机加工精度、装配试验维护等产生了一系列影响。技术人员经过10个月艰苦攻关,最终掌握低温阀门研制技术。

通过长征六号的研制,上海航天还掌握了高精度膜片贮箱制造加工、高压引流伺服系统、低温静力试验技术等一大批自主关键技术,有力推动了航天制造技术快速发展,带动一大批工艺技术改进。

长征六号首飞箭发射了20颗卫星。为了满足多星发射需求,长征六号在国内首次采用了冯卡门复合材料全透波卫星整流罩,使卫星整流罩具备了全向透波能力,有力改善全箭力学环境和卫星环境条件。通过对多星发射技术的探索,还形成了系列化、标准化的多星发射接口,为今后进一步降低卫星发射成本、提升多星发射能力奠定了技术基础。

在长征六号研制的基础上,上海航天还将继续研制新一代中型运载火箭,打造长征六号升级版,形成系列化产品。长征六号升级版有望在“十三五”期间实现首飞。

来源:新华网

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