更轻、更快、更经济!我国长征火箭家族再添“生力军”
2024-05-07 上海

青年报·青春上海记者 刘晶晶/文 受访者/图、视频

2024年5月7日11时21分,长征六号丙运载火箭在我国太原卫星发射中心成功发射,顺利将海王星01星等4颗卫星送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。此次任务是长征六号丙运载火箭的首次飞行,标志着长征火箭家族再添新成员,进一步完善了我国新一代长征系列运载火箭型谱,推动我国现役运载火箭加速迈向更新换代。

“新青年火箭”

面向商业发射市场,加快形成新质生产力

当前,国内商业航天市场蓬勃发展,据《中国航天科技活动蓝皮书(2023年)》显示,2023年,我国共完成26次商业发射,研制发射120颗商业卫星,占全年研制发射卫星数量的54%。商业航天腾飞的背后,既有国家政策的大力支持,也有航天国家队和民营航天企业的积极发力。

在2024年两会期间,商业航天首次被写入政府工作报告;此前的中央经济会议上,也提到了“积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎”,这无疑给商业航天的迅速发展带来了新的机遇。长征六号丙运载火箭由中国航天科技集团八院抓总研制,是一款面向未来商业发射市场、加快适应生产力变革的新一代液体运载火箭。

火箭采用单芯级两级构型,一子级直径为3.35米,采用两台120吨推力的液氧/煤油发动机,二子级直径为2.9米,采用一台推力18吨的液氧/煤油发动机。全箭总长约43米,全箭起飞重量约215吨,500公里太阳同步轨道运载能力约2.4吨,可根据不同任务适配多规格的卫星整流罩。

2023年,长征系列火箭发射机会首次公开竞拍,长征六号丙成为竞拍此次发射服务的“主角”,这也是长征六号丙运载火箭的“首次亮相”。此次首飞发射的4颗卫星,就是紧盯市场发射需求,通过商业运作模式实现的一次拼车发射服务,也为这枚新火箭进军商业发射市场、覆盖更多市场需求奠定了基础。

“新技术升级”

推动新一代运载火箭技术更新换代

作为新一代运载火箭的“新成员”,长征六号丙也实现了自身能力的“跨代升级”,引领着新一代运载火箭的技术发展方向。

长征六号丙火箭的控制系统采用AAC控制技术即自适应增广控制,这是该项技术在国内运载火箭上的首次应用飞行。简单来说,它可以通过在线实时调整火箭的飞行控制策略,达到更好的控制效果,进一步提升火箭飞行控制的适应性和智能化水平。“可以把火箭的AAC控制简单理解为智能驾驶,通过判断道路状态、乘客的舒适体验等因素自动调整方向盘和油门,实现车速和方向的自动控制,确保安全稳定行驶,同时兼顾乘客的乘车体验。”长六丙火箭控制主任师胡存明解释道。

新研轻质化贮箱则为火箭“瘦身”。长征六号丙火箭首次采用了2.9米直径200K大温差泡沫夹层共底贮箱,通过减少两个贮箱之间的多余空间,在携带尽可能多的燃料的情况下,实现减轻火箭“自重”,进一步提高火箭的结构效率,提升火箭运载能力。据长六丙结构主任师陈中强介绍,通过一系列轻质化措施,火箭进一步提高火箭结构效率、提升火箭运载能力,释放火箭运载能力近600公斤。

与以往执行国家发射任务不同,商业市场多样化的发射需求背后也常常带来更多变数,如何以不变应万变,在最大化满足用户的同时实现快速履约?“去任务化”成为了长六丙研制团队给出的最佳答案。所谓“去任务化”,就是最大化统一产品的状态,先打造出一枚可适配多任务要求、可滚动组批投产的“标准火箭”,在后期发射任务明确后,可按照卫星配套要求,在“标准火箭”开展适应性的“加装和改进”。“就像是我们购买电子产品时的标配和选配”,长六丙火箭总体主任师余延生补充道,“通过去任务化的模式,可以有效提高长六丙火箭的任务适应性和灵活性,满足商业航天市场高频次、高密度发射的需求。”

“新成长模式”

数字化产品化,实现研制周期缩短30%

“进入商业发射市场后,火箭将更多倾向于商品属性,这意味着我们不仅要积极顺应市场环境,将传统优势转化为市场竞争力,还要探索低成本、商业化的研制模式,在火箭的性价比上下足功夫。”长六丙火箭副总指挥李军说道。

自2020年初启动研制,到2023年6月前往发射场开展合练,严格来说,长征六号丙火箭的研制仅用了3年多的时间,比传统研制周期缩短了30%以上,这样的“成长速度”受益于在役型号的成熟技术,更取决于长征六号丙以服务市场需求为导向的“成长模式”。

在研制过程中,长征六号丙火箭充分继承长征六号、长征六号甲等新一代运载火箭的成熟技术和产品,全箭产品化率高达95%,为火箭后续执行商业发射任务提供可靠性和稳定性的“强大基因”。

长征六号丙火箭在研制过程中提出并应用了“数字火箭”的理念,通过数值仿真技术、部段级试验代替取消了多项传统大型地面试验。以往研制一款新火箭,需要经历多项大型地面试验“大考”,比如全箭气动设计风洞试验、全箭模态试验等等,每一项试验都会耗费大量的时间和成本。而结合已有型号积累的大量地面和飞行试验数据,长征六号丙火箭在研制过程中充分发挥数字仿真手段完成迭代优化,型号采用高精度气动数值仿真替代部分全箭气动设计风洞试验,采用精细化建模仿真结合部段级模态试验替代全箭模态试验。通过部段级的“小试”,火箭的研制时间缩短了一年以上,且大大降低了研制成本。

此次任务是长征六号丙运载火箭的第1次飞行,是航天科技集团八院抓总研制的长征系列火箭的第209次飞行,也是我国长征系列运载火箭的第520次飞行。

青年报·青春上海记者 刘晶晶/文 受访者/图、视频

编辑:张红叶

来源:青春上海News—24小时青年报

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