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                  一箭22星“長八”遙二火箭首飛創(chuàng)紀(jì)錄

                  2022-02-28 01:20:24

                  來源:新京報(bào)

                    一箭22星“長八”遙二火箭首飛創(chuàng)紀(jì)錄

                    2月27日11時(shí)06分,我國在文昌航天發(fā)射場使用長征八號(hào)運(yùn)載火箭成功將22顆衛(wèi)星發(fā)射升空,創(chuàng)造我國一箭多星新紀(jì)錄。 新華社記者 張麗蕓 攝

                  專家組裝星罩組合體。中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院供圖

                    準(zhǔn)備發(fā)射的長八遙二火箭。

                    中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院供圖

                    2月27日11時(shí)06分,由中國航天科技集團(tuán)有限公司所屬中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院(以下簡稱“火箭院”)抓總研制的長征八號(hào)遙二運(yùn)載火箭(以下簡稱長八遙二火箭)在海南文昌航天發(fā)射場點(diǎn)火起飛,隨后將托舉的22顆衛(wèi)星分別順利送入預(yù)定軌道,發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功,創(chuàng)造了我國一箭多星發(fā)射的最高紀(jì)錄。

                    據(jù)了解,此次成功送入預(yù)定軌道的22顆衛(wèi)星為:泰景三號(hào)01衛(wèi)星、泰景四號(hào)01衛(wèi)星、海南一號(hào)01/02星、文昌一號(hào)01/02星、吉林一號(hào)高分03D10-18星(9顆)、吉林一號(hào)MF02A01星、巢湖一號(hào)衛(wèi)星、創(chuàng)星雷神號(hào)衛(wèi)星、天啟星座19星、星時(shí)代-17衛(wèi)星、啟明星一號(hào)衛(wèi)星、西電一號(hào)衛(wèi)星。

                    解讀1

                    不帶助推器的新構(gòu)型火箭實(shí)現(xiàn)首飛

                    2020年12月22日,長征八號(hào)運(yùn)載火箭以“一箭5星”的方式首飛成功,作為我國新一代主力中型運(yùn)載火箭,將我國太陽同步軌道運(yùn)載能力從3噸提升至4.5噸,填補(bǔ)了新一代運(yùn)載火箭的能力空白。至此,長征八號(hào)運(yùn)載火箭也將可承擔(dān)80%以上的中低軌發(fā)射任務(wù)。

                    此次長八遙二火箭的發(fā)射,是新一代運(yùn)載火箭在2022年的首次飛行,也是型號(hào)不帶助推器的新構(gòu)型首飛。

                    火箭院長征八號(hào)火箭副主任設(shè)計(jì)師陳曉飛說,與遙一火箭相比,長八遙二火箭外形上最大的區(qū)別就是取消了兩個(gè)助推器,從兩級半構(gòu)型變成了兩級串聯(lián)構(gòu)型。因采用了“模塊化”“組合化”的設(shè)計(jì)思路,研制時(shí)間大大縮短。遙二火箭無需進(jìn)行大規(guī)模更改,只需針對載荷、飛行軌道進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整,就能高效地滿足任務(wù)要求。

                    事實(shí)上,在長八火箭設(shè)計(jì)之初,研制團(tuán)隊(duì)就已經(jīng)兼顧了有助推器和沒有助推器兩種狀態(tài)。據(jù)火箭院長八火箭項(xiàng)目辦胡輝彪介紹,這次任務(wù)可以檢驗(yàn)新構(gòu)型的正確性、協(xié)調(diào)性和匹配性,對開拓中型主力火箭市場具有重要意義。長八遙二火箭雖然“一箭22星”,但載荷總計(jì)只有不到2噸,“光桿”新構(gòu)型的能力在3噸級,完全能夠滿足載荷要求。同時(shí),此次任務(wù)時(shí)間緊張,減少兩個(gè)助推器,可以緩解生產(chǎn)、總裝和測試的壓力,讓研制周期縮短、研制成本降低。

                    在確定火箭任務(wù)載荷時(shí),長八火箭團(tuán)隊(duì)將視線轉(zhuǎn)移到了小衛(wèi)星上。據(jù)了解,截至去年年底,我國國內(nèi)注冊的衛(wèi)星單位有80多家,其中小衛(wèi)星占據(jù)了主要份額,在未來的商業(yè)市場上具有非常大的潛力。

                    胡輝彪說,一次任務(wù)如果只發(fā)射一顆三四百公斤的小衛(wèi)星,對于長八火箭的能力來說未免太浪費(fèi)。為此,長八火箭團(tuán)隊(duì)提出“共享發(fā)射”新模式,多個(gè)小衛(wèi)星“拼車”完成任務(wù),既可充分發(fā)揮火箭能力,又有效滿足市場需求。

                    記者了解到,本發(fā)火箭的整流罩高度也從8米縮短到5.4米,使得全箭關(guān)鍵部位的受載降低了。為什么要更換更短的整流罩?陳曉飛介紹,從技術(shù)層面來看,這次任務(wù)的衛(wèi)星體積較小,重量沒有那么沉,不需要用長八遙一火箭那么大的整流罩。另外,從氣動(dòng)外形來說,短一點(diǎn)的整流罩可以降低載荷,放寬火箭發(fā)射放行條件,提高火箭發(fā)射概率,為后續(xù)高密度發(fā)射奠定基礎(chǔ)。

                    解讀2

                    提供三層“座椅” 22顆衛(wèi)星順利“上車”

                    如何能在有限的整流罩空間里,裝下這么多位“乘客”?長八火箭整流罩直徑為4.2米,在有限的空間內(nèi),要實(shí)現(xiàn)一箭發(fā)射22顆衛(wèi)星,第一步是要把這些衛(wèi)星合理布局在整流罩里。

                    火箭院長八火箭副主任設(shè)計(jì)師陳曉飛介紹,22顆衛(wèi)星每顆衛(wèi)星形狀各異,且有多個(gè)衛(wèi)星尺寸較大,所以在最開始進(jìn)行布局時(shí),首先考慮的是如何有效利用整流罩內(nèi)空間包絡(luò)。

                    結(jié)合任務(wù)需求,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對傳統(tǒng)的衛(wèi)星結(jié)構(gòu)進(jìn)行梳理,最后設(shè)計(jì)出新的“三層式多星分配器”,為“乘客”提供三層“座椅”!叭龑邮蕉嘈欠峙淦鳌睆南碌缴戏謩e由錐形支架、中心承力筒和圓盤平臺(tái)組成。其中,錐形支架搭載2顆衛(wèi)星,中心承力筒搭載14顆衛(wèi)星,圓盤平臺(tái)搭載6顆衛(wèi)星,完美將22顆衛(wèi)星裝進(jìn)整流罩中。

                    火箭院長八火箭總體副主任設(shè)計(jì)師于龍說,多星分配器最下層的錐形支架,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)沿用的是長八遙一運(yùn)載火箭的結(jié)構(gòu);中心承力筒也是成熟的結(jié)構(gòu),能夠盡可能利用整流罩的空間,在側(cè)壁多掛衛(wèi)星。對于一些直徑較大、不適合側(cè)掛的衛(wèi)星,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)則在中心承力筒上方新設(shè)計(jì)了一個(gè)圓盤平臺(tái),讓大直徑衛(wèi)星安裝操作更簡潔,分離方向上也沒有其他衛(wèi)星去干涉。

                    “在分配器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,我們采取‘模塊化’設(shè)計(jì),將現(xiàn)有的、成熟的結(jié)構(gòu)拼接在一起形成新的結(jié)構(gòu)形式,達(dá)到‘1+1>2’的效果,同時(shí)節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間,提高研制效率,能快速滿足衛(wèi)星方發(fā)射的需求!庇邶堈f,“一般來說,一個(gè)新的結(jié)構(gòu)從出圖到生產(chǎn),需要至少一年時(shí)間。我們通過‘模塊化’設(shè)計(jì),在半年不到的時(shí)間就生產(chǎn)出來了多星分配器。”

                    衛(wèi)星雖然能裝進(jìn)整流罩,但在有限的空間內(nèi),衛(wèi)星數(shù)量越多,星和星的間隙肯定就越小,在對接操作時(shí)的難度也就越大。在設(shè)計(jì)之初,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)就對現(xiàn)場工裝設(shè)備、人員操作位置等進(jìn)行考慮,將衛(wèi)星安裝操作可達(dá)性納入分配器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。最終讓22顆衛(wèi)星順利“上車”。

                    解讀3

                    采用12次分離動(dòng)作 幫助“乘客”安心“下車”

                    這22顆衛(wèi)星,分離時(shí)會(huì)不會(huì)碰撞?進(jìn)入預(yù)定軌道飛行時(shí)會(huì)不會(huì)碰撞?“座椅”有了,衛(wèi)星順利裝進(jìn)了整流罩,但這些“乘客”怎樣才能安全準(zhǔn)確“下車”?設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)首先要考慮的是衛(wèi)星近場分離安全性。

                    于龍介紹,衛(wèi)星到天上后要離開箭體,在這個(gè)過程中,衛(wèi)星的動(dòng)力源和解鎖方式會(huì)有一些偏差,不是想象中的靜態(tài)安裝位置在哪里,分離過程中就一定在這個(gè)范圍內(nèi)不晃蕩。某些時(shí)候這些小偏差會(huì)使得衛(wèi)星與衛(wèi)星之間距離縮小,威脅到箭體的安全。

                    根據(jù)衛(wèi)星的不同分離軌道,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)結(jié)合實(shí)際衛(wèi)星布局位置,對所有的箭體和衛(wèi)星偏差進(jìn)行多輪仿真計(jì)算,讓各衛(wèi)星之間保留一定的近場分離過程中的動(dòng)態(tài)間隙,保證近場分離安全性。

                    “衛(wèi)星數(shù)量越多,分離出去后在軌道飛行碰撞的風(fēng)險(xiǎn)就越大,遠(yuǎn)場分離安全性也是設(shè)計(jì)人員需要考慮的重點(diǎn)。”火箭院長八火箭軌道設(shè)計(jì)師李靜琳介紹,分離速度、分離方向、分離順序是影響衛(wèi)星后續(xù)運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)鍵因素。但在這次衛(wèi)星數(shù)量如此之多的情況下,要在有限的外界分離軌道將22顆衛(wèi)星錯(cuò)開,避免兩兩衛(wèi)星之間干涉,對設(shè)計(jì)人員來說是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。

                    22顆衛(wèi)星加上一個(gè)火箭末級就是23個(gè)分離體,為了保證彼此之間分離的安全性,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)計(jì)算分析每一顆衛(wèi)星運(yùn)行的軌道參數(shù),對23個(gè)分離體兩兩之間的相對距離進(jìn)行長周期的仿真、觀察和考核,并根據(jù)衛(wèi)星布局,設(shè)計(jì)分離方案,最終采取了12次分離動(dòng)作,依次將22顆衛(wèi)星逐步分離出去,并通過不斷調(diào)整末級箭體的姿態(tài),實(shí)現(xiàn)不同衛(wèi)星的分離方向調(diào)整,確保各個(gè)衛(wèi)星近遠(yuǎn)場安全,讓22顆衛(wèi)星安心“下車”。

                    要對23個(gè)分離體兩兩之間的相對距離進(jìn)行分析,計(jì)算量非常大,面對巨大的計(jì)算量,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)專門研制了一個(gè)“多星遠(yuǎn)場分析工具”。“采用這個(gè)分析工具之后,我們通過一次仿真,就可以自動(dòng)完成23個(gè)分離體各自的速度位置計(jì)算,以及兩兩之間相對位置的計(jì)算,不僅大幅提高了計(jì)算效率,而且提高了遠(yuǎn)場分析的準(zhǔn)確性!崩铎o琳說。

                    解讀4

                    虛實(shí)結(jié)合模態(tài)試驗(yàn)技術(shù)助力新構(gòu)型首飛

                    據(jù)介紹,長征八號(hào)運(yùn)載火箭在充分繼承長征系列運(yùn)載火箭設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,沒有開展全箭模態(tài)試驗(yàn),是我國首個(gè)在研制中基于模塊化模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果,同時(shí)結(jié)合虛擬試驗(yàn)給出全箭模態(tài)參數(shù)的中大型火箭,從首飛到新構(gòu)型發(fā)射的圓滿成功,虛實(shí)結(jié)合模態(tài)試驗(yàn)技術(shù)均發(fā)揮了重要作用。

                    在長征八號(hào)運(yùn)載火箭采用的設(shè)計(jì)思路中,一級和助推沿用了長征七號(hào)一級和助推結(jié)構(gòu),二級沿用了長征三號(hào)乙三級結(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)火箭快速集成研制,試驗(yàn)人員在充分利用長七一級/二級飛行/靶場豎立、長七甲一級/二級/三級飛行/靶場豎立、長三乙三級飛行共30余個(gè)狀態(tài)模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,通過虛實(shí)結(jié)合——已有試驗(yàn)和仿真分析相結(jié)合,在不開展全箭模態(tài)試驗(yàn)的條件下,獲取了全箭模態(tài)參數(shù)。

                    航天科技集團(tuán)一院702所副總師朱曦全指出,長八火箭在研制過程中,為了獲取長八火箭的模態(tài)參數(shù),為其姿態(tài)和導(dǎo)航控制提供重要的設(shè)計(jì)依據(jù),試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)按照三維動(dòng)力學(xué)建模建立了全箭模型,通過長七(長七甲)一級/二級模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果修正得到了芯一級加助推的模型,參照長三乙模態(tài)結(jié)果得到了二級的模型,并首次建立了發(fā)射平臺(tái)模型。

                    在制定實(shí)施靶場豎立狀態(tài)模態(tài)試驗(yàn)中,采用新方法完成了我國首次該狀態(tài)下的模態(tài)激振和振型斜率采集,進(jìn)而修正確認(rèn)了有限元仿真模型的正確性,這也是模態(tài)綜合技術(shù)在我國運(yùn)載火箭研制中的首次應(yīng)用。

                    朱曦全表示,經(jīng)過驗(yàn)證,模態(tài)綜合技術(shù)的結(jié)果是合理可信的,可以應(yīng)用于型號(hào)首飛及后續(xù)發(fā)射,這種方法還可為未來重型運(yùn)載火箭的研制提供借鑒。

                    新京報(bào)記者 張建林

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                  • 李鴻忠調(diào)度部署疫情防控工作:加快流調(diào)篩查

                      李鴻忠凌晨調(diào)度部署疫情防控工作  加快流調(diào)篩查 迅速阻斷疫情傳播渠道  魏彧 于春灃  本報(bào)訊(記者 魏彧 于春灃)2月27日凌晨1時(shí)許,市委書記李鴻忠在市疫情防控指揮部調(diào)度部署濱海國際機(jī)場和東麗區(qū)疫情處置...

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                  • 機(jī)動(dòng)車駕駛培訓(xùn)教學(xué)大綱擬修訂:增設(shè)C6車型培訓(xùn)內(nèi)容和要求

                      中新網(wǎng)2月28日電 為統(tǒng)籌機(jī)動(dòng)車駕駛培訓(xùn)與考試銜接,進(jìn)一步優(yōu)化提升駕駛培訓(xùn)服務(wù)質(zhì)量,提高駕駛員安全文明素質(zhì)和駕駛技能,交通運(yùn)輸部擬對《機(jī)動(dòng)車駕駛培訓(xùn)教學(xué)大綱》進(jìn)行修訂,并于2月28日在官方網(wǎng)站上公開征求意...

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