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郵箱：sz8wanchuan@163.com
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- 作者: 萬川知識(shí)產(chǎn)權(quán)
- 來源: 中國知識(shí)產(chǎn)權(quán)資訊網(wǎng)
- 日期: 2015-09-21
- 瀏覽次數(shù): 886次
20日在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射的長征六號(hào)開創(chuàng)我國一箭多星發(fā)射新紀(jì)錄。作為我國新一代運(yùn)載火箭的首飛箭，長征六號(hào)“新”在哪里？記者走訪了長征六號(hào)抓總研制單位——中國航天科技集團(tuán)公司上海航天技術(shù)研究院。
“三平”的測(cè)發(fā)新模式
以往，火箭研制完畢從總裝車間運(yùn)往發(fā)射場(chǎng)，大多是分段運(yùn)輸，然后在發(fā)射場(chǎng)的塔架上完成火箭各子級(jí)的垂直吊裝總裝和測(cè)試。長征六號(hào)對(duì)這一傳統(tǒng)模式進(jìn)行了徹底變革，創(chuàng)造性地采用了“三平”測(cè)發(fā)新模式，即水平整體測(cè)試、水平整體星箭對(duì)接、水平整體運(yùn)輸起豎發(fā)射。
此次發(fā)射的長征六號(hào)在水平狀態(tài)下完成全箭總裝和測(cè)試，包括與20顆衛(wèi)星的對(duì)接。整發(fā)火箭也是水平放置于專門研制的自行式整體運(yùn)輸起豎車上，由起豎車將火箭水平運(yùn)輸至發(fā)射工位，一氣呵成地完成水平對(duì)接、翻轉(zhuǎn)起豎、垂直定位、燃料加注和發(fā)射等動(dòng)作。
承載長征六號(hào)的自行式整體運(yùn)輸起豎車集火箭運(yùn)輸、起豎、發(fā)射臍帶塔功能于一體，火箭穩(wěn)穩(wěn)地安坐其上，就能完成從測(cè)試到加注發(fā)射的所有流程。而且車輛可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航無人駕駛及精確定位，三向定位精度誤差不超過5毫米。
為了適應(yīng)火箭“三平”測(cè)發(fā)需要，上海航天對(duì)地面測(cè)發(fā)控系統(tǒng)也進(jìn)行了改進(jìn)，將各種測(cè)試設(shè)備集成安裝到五個(gè)方艙內(nèi)，形成了一輛移動(dòng)的“體檢車”，車隨箭走，大大簡(jiǎn)化測(cè)發(fā)流程。
回收利用的航天新技術(shù)
長征六號(hào)首次采用了我國最新研制的高壓、大推力、無毒、無污染的補(bǔ)燃循環(huán)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。一級(jí)直徑3．35米，采用單臺(tái)最大推力為120噸的液氧／煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，二、三級(jí)直徑2．25米，分別采用一臺(tái)液氧／煤油發(fā)動(dòng)機(jī)和一臺(tái)常規(guī)推進(jìn)劑發(fā)動(dòng)機(jī)?；鸺痫w推力1200千牛。
為了獲得更大的運(yùn)載能力，長征六號(hào)火箭采用了一系列全新的設(shè)計(jì)方案，獨(dú)特的發(fā)動(dòng)機(jī)氧箱自生增壓技術(shù)是最大亮點(diǎn)。由于火箭在飛行中，需要不斷對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氧箱進(jìn)行增壓，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要額外增加獨(dú)立的增壓氣瓶。自增壓方案利用發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器的富余氧氣為一級(jí)氧箱進(jìn)行增壓，可為火箭減少12個(gè)單獨(dú)的增壓氣瓶以及一整套冗余增壓系統(tǒng)，大大優(yōu)化火箭總體方案并減少質(zhì)量隱患。
這項(xiàng)回收利用的航天新技術(shù)在國際上從未曾有過先例。上海航天科技人員開展了大量試驗(yàn)和攻關(guān)，充分驗(yàn)證方案可行性，并通過熱試車有效驗(yàn)證了增壓系統(tǒng)的工作性能，僅增壓輸送系統(tǒng)就申請(qǐng)了16項(xiàng)專利。
此外，長征六號(hào)還創(chuàng)造性地使用了發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鉂L控系統(tǒng)，利用一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵后引出高溫高壓富氧燃?xì)猓c發(fā)動(dòng)機(jī)一起對(duì)火箭進(jìn)行滾動(dòng)姿態(tài)控制，保證火箭飛行過程中的姿態(tài)穩(wěn)定，在國際上也屬首創(chuàng)。
全新的火箭“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”
控制系統(tǒng)是火箭的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。長征六號(hào)緊跟國際運(yùn)載火箭發(fā)展趨勢(shì)，將控制、測(cè)量、供配電組成全新的電氣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了箭上信息一體化、供配電一體化和地面測(cè)發(fā)控系統(tǒng)一體化，有效提高了火箭電氣系統(tǒng)的先進(jìn)性、可靠性與適應(yīng)性。
在控制系統(tǒng)中，采用了“雙八表捷聯(lián)慣組組合導(dǎo)航”技術(shù)和“迭代制導(dǎo)”技術(shù)，綜合利用地面測(cè)控網(wǎng)、導(dǎo)航星座系統(tǒng)和中繼衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)天基測(cè)控和地基測(cè)控相結(jié)合，在火箭飛行過程中對(duì)火箭狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，實(shí)現(xiàn)更高的導(dǎo)航精度，以確保衛(wèi)星入軌精度達(dá)到百米級(jí)，在太空實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的“上門投遞”。
航天“智造”的新工藝
長征六號(hào)在設(shè)計(jì)中采用了全箭數(shù)字化協(xié)同研發(fā)及一體化總裝集成技術(shù)。將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)物，充分展現(xiàn)了航天“智造”的新工藝。
為了大幅降低火箭自重，長征六號(hào)運(yùn)載火箭首次采用大溫差隔熱復(fù)合材料夾層共底貯箱。夾層共底需承受液氧、煤油兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的正壓、反壓載荷，同時(shí)還要抵抗液氧和煤油之間將近200攝氏度的溫差。經(jīng)過16個(gè)月研制，上海航天最終攻克一系列難題，并掌握了激光掃描及仿形加工、結(jié)構(gòu)件整體膠接成型等關(guān)鍵制造技術(shù)。
閥門是火箭管路中的關(guān)鍵部件，溫差變化容易造成閥門產(chǎn)品的收縮、膨脹變形，從而影響氣密。長征六號(hào)上各種各樣的閥門有40多種、90余件，溫度從－196℃到50℃。大溫度跨差對(duì)閥門的原材料選型、零件機(jī)加工精度、裝配試驗(yàn)維護(hù)等產(chǎn)生了一系列影響。技術(shù)人員經(jīng)過10個(gè)月艱苦攻關(guān)，最終掌握低溫閥門研制技術(shù)。
通過長征六號(hào)的研制，上海航天還掌握了高精度膜片貯箱制造加工、高壓引流伺服系統(tǒng)、低溫靜力試驗(yàn)技術(shù)等一大批自主關(guān)鍵技術(shù)，有力推動(dòng)了航天制造技術(shù)快速發(fā)展，帶動(dòng)一大批工藝技術(shù)改進(jìn)。
長征六號(hào)首飛箭發(fā)射了20顆衛(wèi)星。為了滿足多星發(fā)射需求，長征六號(hào)在國內(nèi)首次采用了馮卡門復(fù)合材料全透波衛(wèi)星整流罩，使衛(wèi)星整流罩具備了全向透波能力，有力改善全箭力學(xué)環(huán)境和衛(wèi)星環(huán)境條件。通過對(duì)多星發(fā)射技術(shù)的探索，還形成了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的多星發(fā)射接口，為今后進(jìn)一步降低衛(wèi)星發(fā)射成本、提升多星發(fā)射能力奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
在長征六號(hào)研制的基礎(chǔ)上，上海航天還將繼續(xù)研制新一代中型運(yùn)載火箭，打造長征六號(hào)升級(jí)版，形成系列化產(chǎn)品。長征六號(hào)升級(jí)版有望在“十三五”期間實(shí)現(xiàn)首飛。
“三平”的測(cè)發(fā)新模式
以往，火箭研制完畢從總裝車間運(yùn)往發(fā)射場(chǎng)，大多是分段運(yùn)輸，然后在發(fā)射場(chǎng)的塔架上完成火箭各子級(jí)的垂直吊裝總裝和測(cè)試。長征六號(hào)對(duì)這一傳統(tǒng)模式進(jìn)行了徹底變革，創(chuàng)造性地采用了“三平”測(cè)發(fā)新模式，即水平整體測(cè)試、水平整體星箭對(duì)接、水平整體運(yùn)輸起豎發(fā)射。
此次發(fā)射的長征六號(hào)在水平狀態(tài)下完成全箭總裝和測(cè)試，包括與20顆衛(wèi)星的對(duì)接。整發(fā)火箭也是水平放置于專門研制的自行式整體運(yùn)輸起豎車上，由起豎車將火箭水平運(yùn)輸至發(fā)射工位，一氣呵成地完成水平對(duì)接、翻轉(zhuǎn)起豎、垂直定位、燃料加注和發(fā)射等動(dòng)作。
承載長征六號(hào)的自行式整體運(yùn)輸起豎車集火箭運(yùn)輸、起豎、發(fā)射臍帶塔功能于一體，火箭穩(wěn)穩(wěn)地安坐其上，就能完成從測(cè)試到加注發(fā)射的所有流程。而且車輛可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航無人駕駛及精確定位，三向定位精度誤差不超過5毫米。
為了適應(yīng)火箭“三平”測(cè)發(fā)需要，上海航天對(duì)地面測(cè)發(fā)控系統(tǒng)也進(jìn)行了改進(jìn)，將各種測(cè)試設(shè)備集成安裝到五個(gè)方艙內(nèi)，形成了一輛移動(dòng)的“體檢車”，車隨箭走，大大簡(jiǎn)化測(cè)發(fā)流程。
回收利用的航天新技術(shù)
長征六號(hào)首次采用了我國最新研制的高壓、大推力、無毒、無污染的補(bǔ)燃循環(huán)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。一級(jí)直徑3．35米，采用單臺(tái)最大推力為120噸的液氧／煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，二、三級(jí)直徑2．25米，分別采用一臺(tái)液氧／煤油發(fā)動(dòng)機(jī)和一臺(tái)常規(guī)推進(jìn)劑發(fā)動(dòng)機(jī)?；鸺痫w推力1200千牛。
為了獲得更大的運(yùn)載能力，長征六號(hào)火箭采用了一系列全新的設(shè)計(jì)方案，獨(dú)特的發(fā)動(dòng)機(jī)氧箱自生增壓技術(shù)是最大亮點(diǎn)。由于火箭在飛行中，需要不斷對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氧箱進(jìn)行增壓，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要額外增加獨(dú)立的增壓氣瓶。自增壓方案利用發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器的富余氧氣為一級(jí)氧箱進(jìn)行增壓，可為火箭減少12個(gè)單獨(dú)的增壓氣瓶以及一整套冗余增壓系統(tǒng)，大大優(yōu)化火箭總體方案并減少質(zhì)量隱患。
這項(xiàng)回收利用的航天新技術(shù)在國際上從未曾有過先例。上海航天科技人員開展了大量試驗(yàn)和攻關(guān)，充分驗(yàn)證方案可行性，并通過熱試車有效驗(yàn)證了增壓系統(tǒng)的工作性能，僅增壓輸送系統(tǒng)就申請(qǐng)了16項(xiàng)專利。
此外，長征六號(hào)還創(chuàng)造性地使用了發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鉂L控系統(tǒng)，利用一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵后引出高溫高壓富氧燃?xì)猓c發(fā)動(dòng)機(jī)一起對(duì)火箭進(jìn)行滾動(dòng)姿態(tài)控制，保證火箭飛行過程中的姿態(tài)穩(wěn)定，在國際上也屬首創(chuàng)。
全新的火箭“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”
控制系統(tǒng)是火箭的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。長征六號(hào)緊跟國際運(yùn)載火箭發(fā)展趨勢(shì)，將控制、測(cè)量、供配電組成全新的電氣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了箭上信息一體化、供配電一體化和地面測(cè)發(fā)控系統(tǒng)一體化，有效提高了火箭電氣系統(tǒng)的先進(jìn)性、可靠性與適應(yīng)性。
在控制系統(tǒng)中，采用了“雙八表捷聯(lián)慣組組合導(dǎo)航”技術(shù)和“迭代制導(dǎo)”技術(shù)，綜合利用地面測(cè)控網(wǎng)、導(dǎo)航星座系統(tǒng)和中繼衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)天基測(cè)控和地基測(cè)控相結(jié)合，在火箭飛行過程中對(duì)火箭狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，實(shí)現(xiàn)更高的導(dǎo)航精度，以確保衛(wèi)星入軌精度達(dá)到百米級(jí)，在太空實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的“上門投遞”。
航天“智造”的新工藝
長征六號(hào)在設(shè)計(jì)中采用了全箭數(shù)字化協(xié)同研發(fā)及一體化總裝集成技術(shù)。將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)物，充分展現(xiàn)了航天“智造”的新工藝。
為了大幅降低火箭自重，長征六號(hào)運(yùn)載火箭首次采用大溫差隔熱復(fù)合材料夾層共底貯箱。夾層共底需承受液氧、煤油兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的正壓、反壓載荷，同時(shí)還要抵抗液氧和煤油之間將近200攝氏度的溫差。經(jīng)過16個(gè)月研制，上海航天最終攻克一系列難題，并掌握了激光掃描及仿形加工、結(jié)構(gòu)件整體膠接成型等關(guān)鍵制造技術(shù)。
閥門是火箭管路中的關(guān)鍵部件，溫差變化容易造成閥門產(chǎn)品的收縮、膨脹變形，從而影響氣密。長征六號(hào)上各種各樣的閥門有40多種、90余件，溫度從－196℃到50℃。大溫度跨差對(duì)閥門的原材料選型、零件機(jī)加工精度、裝配試驗(yàn)維護(hù)等產(chǎn)生了一系列影響。技術(shù)人員經(jīng)過10個(gè)月艱苦攻關(guān)，最終掌握低溫閥門研制技術(shù)。
通過長征六號(hào)的研制，上海航天還掌握了高精度膜片貯箱制造加工、高壓引流伺服系統(tǒng)、低溫靜力試驗(yàn)技術(shù)等一大批自主關(guān)鍵技術(shù)，有力推動(dòng)了航天制造技術(shù)快速發(fā)展，帶動(dòng)一大批工藝技術(shù)改進(jìn)。
長征六號(hào)首飛箭發(fā)射了20顆衛(wèi)星。為了滿足多星發(fā)射需求，長征六號(hào)在國內(nèi)首次采用了馮卡門復(fù)合材料全透波衛(wèi)星整流罩，使衛(wèi)星整流罩具備了全向透波能力，有力改善全箭力學(xué)環(huán)境和衛(wèi)星環(huán)境條件。通過對(duì)多星發(fā)射技術(shù)的探索，還形成了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的多星發(fā)射接口，為今后進(jìn)一步降低衛(wèi)星發(fā)射成本、提升多星發(fā)射能力奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
在長征六號(hào)研制的基礎(chǔ)上，上海航天還將繼續(xù)研制新一代中型運(yùn)載火箭，打造長征六號(hào)升級(jí)版，形成系列化產(chǎn)品。長征六號(hào)升級(jí)版有望在“十三五”期間實(shí)現(xiàn)首飛。