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"神箭""神舟"再牵手!打赢中国空间站在轨建造阶段载人飞行首战

所属分类:时事聚焦    发布时间: 2021-06-17    作者:admin
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2021年6月17日9时22分,由航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院(以下简称“火箭院”)抓总研制的长征二号F遥十二运载火箭(简称“长二F火箭”)划破苍穹,成功将载有3位航天员的神舟十二号飞船送入预定轨道。

我国载人航天工程空间站在轨建造阶段载人发射取得圆满成功,为后续任务顺利实施奠定了坚实基础。

在浩瀚的太空,中国航天员将入驻中国人自己的空间站,圆了几代航天人的梦,也圆了几千年来中国人“筑梦天宫”的梦。

神舟十二号飞船研制过程。来源:航天科技集团五院

航天员“专列”迎战高密度发射

素有“神箭”美誉的长二F火箭,是专门为我国载人航天工程研制的火箭,也是目前我国一型载人运载火箭。

它还是一枚“明星”火箭,每一次发射都举世瞩目。长二F火箭使我国成为世界上第三个能够把航天员送上太空的国家。

1992年立项、1999年首飞,近30年来,长二F火箭全程参与了中国载人航天工程“三步走”战略的每一步,共执行十余次任务,其中包括发射5艘无人飞船、2个空间实验室和7艘载人飞船,均取得圆满成功,将12名、17人次航天员送入太空。

2021年是我国载人航天工程空间站在轨建造任务开局之年,长二F火箭也迎来了高密度发射年,今明两年计划执行4次发射任务。未来几年,长二F火箭还将继续以每年2发的高频率执行发射任务,在我国空间站在轨建造、运营过程中担纲重任。

为了迎战高密度发射,中国航天史上这辆技术复杂、可靠性和安全性zui高的航天员“专列”,进行了多项技术改进,其可靠性和安全性再上新台阶。

火箭可靠性刷新纪录

据火箭院长二F火箭总指挥荆木春介绍,长二F遥12火箭共进行109项技术状态更改,其中有70余项与可靠性提升相关。这些改进不涉及重大技术状态变化,主要是为了消除薄弱环节。

如针对发动机点火失效风险,将主机传火孔直径从4毫米改为6毫米,进一步提升点火可靠性;根据位置不同,对发动机二级游机推力室喷注口提出更加精细的角度设计要求,使推进剂能够更加充分地融合、更加地燃烧,为火箭提供强劲动力……

每一处改进背后都有无数次的理论分析、数学仿真和试验验证。当火箭的可靠性越来越接近1的时候,小数点后每一个数字的微小变化,实现起来都比较艰辛。
越是艰难越向前。这支精益求精的队伍将长二F火箭的可靠性从指标要求的0.97提升到0.9894,再次刷新了其自身纪录,处于世界前列。

保证航天员安全“万无一失”

载人航天,人命关天。长二F遥十一火箭在发射神舟十一号飞船时,安全性评估值达0.997,但研制队伍在追求安全性的道路上从未止步。

为确保航天员安全,遥12火箭逃逸安控体制进行了更改,提高了保密安全性能和抗干扰性能。控制逃逸发动机新增了点火功能,进一步提高了火箭的安全性。
假如火箭突发意外情况,逃逸系统启动,逃逸飞行器像“拔萝卜”一样带着返回舱飞离故障火箭。返回舱与逃逸飞行器分离后,打开降落伞,缓慢降落到地面。

但开伞过程中,返回舱会受到地面低空风的很大影响。

以前逃逸飞行器只能往一个固定的方向逃逸,存在一定的安全风险。火箭院长二F火箭副总师刘烽举了个例子,“如果说逃逸飞行器只能向东逃逸,正好这时地面吹来一股向西的风,返回舱处于开伞状态的时候,很可能又被吹回到故障火箭附近,航天员会比较危险。”

研制人员在现有的控制逃逸发动机的基础上,通过对软件进行调整,新增发动机点火功能,使逃逸飞行器可以向垂直于地面风的方向逃逸,更加安全灵活。“比如说,地面刮的是南风或者是北风,现在我的逃逸能力提升了,可以提前选择与南风或北风垂直的东方向逃逸,避开地面风。”火箭院长二F火箭总体主任设计师常武权说。

逃逸系统改进后,火箭安全性评估值达0.99996这一国际水平。

常武权通俗地解释了小数点后这一串数字的意义,“就目前的技术状态,长二F火箭需要发射十万次,才会有4次逃逸失败,平均一万次发射,还不到一次逃逸失败的情况。在保障航天员安全方面,它比‘万无一失’更厉害。”

采用起飞滚转技术

本次发射中,长二F载人状态火箭还采用了起飞滚转技术,更加灵活。

以往,长二F火箭的任务较为单一,射向基本一致,火箭点火起飞后,经过俯仰转弯等姿态调整,直接瞄准一个固定的射向,在一个射面内飞行即可。但后续空间站在建造和长期运营过程中,轨道倾角会有0.1°到0.5°的变化范围。

火箭要适应这种变化,有两种方法:一是针对每次任务的轨道倾角,改造瞄准间,确定火箭射向;二是通过火箭自身起飞滚转适应轨道倾角的变化和射向的变化。前者工作量巨大,并非zui佳方案。

因此,型号队伍根据任务特点,从火箭自身出发,在载人状态的长二F火箭上应用起飞滚转技术,使火箭起飞后在空中转体,转到合适的角度后,再飞向任务要求的方向。采用该技术以后,长二F火箭更加灵活,任务适应能力也进一步提高。

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