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奔月“专属列车”改进65项技术,确保嫦娥四号精准入轨
2018-12-08 | 编辑: | 【】【打印】【关闭

  为了确保发射取得圆满成功,研制队伍做了充分的准备,采取了一系列加严措施,强化质量管控。中国航天科技集团一院长三乙运载火箭总指挥金志强指出。 

  128日,长征三号乙运载火箭成功将嫦娥四号探测器送入预定轨道。此次发射是长征三号甲系列火箭第五次执行探月工程任务,作为嫦娥奔月的专属列车,长三甲系列火箭以准时发射、精确入轨的完美表现,续写着金牌火箭的传奇。但每一次潇洒奔月的背后,是火箭研制人员对成功的执着追求和对质量的严格管控,用金志强的话说,执行探月工程任务,要采取特殊保成功措施 

   

  与上一次执行探月工程任务时相比,发射嫦娥四号的长三乙火箭一共进行了65项技术改进。 本文图片均由 谢奇勇  

  技术改进先验证,不让嫦娥担风险 

  与上一次执行探月工程任务时相比,发射嫦娥四号的长三乙火箭一共进行了65项技术改进,分布在发动机舱内、控制系统、测量系统、箭体结构、增压输送系统、发射支持系统等13个箭上和地面分系统,每一项改进都严格按照流程,经过了论证、验证和审批。 

  为满足将嫦娥四号探测器发射到远地点约42万公里的地月转移轨道的入轨精度。火箭采用激光惯组优选和滤波组合算法优化的方法提高入轨精度。相比嫦娥三号,嫦娥四号任务火箭设计入轨精度提高30%以上。 

  除了提高入轨精度,火箭在适应窄窗口发射约束上也进行了改进,采用适应多窗口、窄窗口约束的轨道设计技术。火箭系统开展了低温推进剂加注后,连接器不脱落状态下,推迟24小时发射技术的专项研制工作。通过此项技术创新,火箭在低温加注后可以适应2天内多个发射窗口的发射要求。这在国内尚属首次,如果把低温加注作为火箭系统准备就绪的标志,那么采用这一技术后,准备就绪的状态可以延长24小时,在一定程度上提高了火箭对任务的适应能力。中国航天科技集团一院长三乙运载火箭总设计师陈闽慷说。 

   

  探月工程任务对轨道高度和入轨精度要求都很高。 

  嫦娥四号探测器每天有两个发射窗口,第一个发射窗口有效宽度2分钟,46分钟后进入第二个发射窗口,窗口宽度仅1分钟。为了确保火箭可以在发射窗口要求时间内准时发射,研制 团队对轨道设计和产品可靠性都进行了改进。金志强介绍道,一方面采用适应多窗口、窄窗口约束的轨道设计技术,另一方面对火箭主要分系统和重要单机采取可靠性设计和冗余改进,确保满足窄窗口发射约束。此次发射,长三乙火箭在第一天第一窗口准时实施发射,在探月工程任务中第五次实现准时发射。 

  为了尽可能降低风险,减少技术首次应用带来的不确定性,经过研制人员的统筹,将各项改进在长三甲系列火箭执行其他任务过程中分批进行飞行验证,确保技术改进正确可行。比如,发动机的防水与防热可靠性改进,在今年10月的发射任务中进行了飞行考核验证;伺服机构的可靠性改进,已经在2次以上的发射任务中得到了考核。据统计,在嫦娥四号发射之前,已有60项技术改进提前经过了飞行验证,使得此次任务的技术风险大幅降低。 

  金志强介绍称,探月工程任务对轨道高度和入轨精度要求都很高,长三甲系列火箭因其出色的适应能力、多样的发射轨道、精确的入轨精度脱颖而出,成为执行探月工程发射的最佳选择。此次发射成功,再次刷新了我国单一运载火箭年度发射纪录。 

   

  此次发射嫦娥四号探测器的长三乙火箭是长征三号甲系列运载火箭家族的中一员。 

  严慎细实确保5次探月发射百分百成功 

  此次发射嫦娥四号探测器的长三乙火箭是长征三号甲系列运载火箭家族的中一员。该火箭家族由长征三号甲、长征三号乙、长征三号丙三种大型低温液体运载火箭组成(以下简称长 三甲、长三乙、长三丙),包揽了目前我国所有高轨道航天器发射任务,是长征系列运载火箭高强密度发射的主力,也是我国目前高轨道上发射次数最多、成功率最高的火箭系列。 

  2007年到2018年,12年时间里,长三甲系列火箭先后进行了5次探月工程发射任务,将两颗嫦娥卫星、一颗再入返回飞行器、两颗嫦娥探测器送入预定轨道,发射成功率百分之百。 

  20071024日,长征三号甲运载火箭成功将嫦娥一号卫星送入预定轨道,拉开了中国人探索月球的大幕。 

  2010101日,长征三号丙运载火箭直接将嫦娥二号卫星成功送入地月转移轨道,刷新了中国探月工程的新高度。 

  2013122日,长征三号乙运载火箭成功发射了携带中国第一个月球车的嫦娥三号探测器,标志着探月工程第二步战略目标的全面实现。 

  20141024日,长征三号丙运载火箭将探月工程三期再入返回飞行试验器准确送入轨道,为后续嫦娥五号关键技术进行了一系列验证。 

   

  确保探月工程100%成功率的背后,是研制队伍对创新、严谨的执着追求。 

  嫦娥四号任务采用月球背面软着陆巡视+地月中继通信技术方案,需要通过两次发射来完成。第一次任务先发射嫦娥四号中继星,中继星稳定运行在地月L2点后,而后执行第二次任务,发射嫦娥四号着陆器、巡视器组合体,组合体软着陆到月球背面艾特肯盆地,通过中继卫星与地球进行中继通信。2018521日,第一次发射——嫦娥四号中继星鹊桥由长征四号丙运载火箭成功发射升空。 

  确保探月工程100%成功率的背后,是研制队伍对创新、严谨的执着追求。虽然前四次发射任务中,长三甲系列火箭已经展现了探月工程任务所需的各种本领,但研制队伍始终不敢有丝懈怠,坚持把成功作为信仰,以严慎细实的作风做好每一件工作,为成功贡献力量。 

  为了确保发射取得圆满成功,研制队伍做了充分的准备,采取了一系列加严措施,强化质量管控。金志强总指挥表示,通过全面落实责任制、 择优配套产品、加强试验考核、严格技术状态管控、加强风险分析与控制等14个方面的工作加严做好质量控制。比如在低温发动机选配上,同时装配4台单机,选择性能最优的2台用于本次任务。 

  在产品性能考核方面,单机产品通电老炼时间增加50小时,系统综合试验考核次数增加。同时,围绕嫦娥四号任务窄窗口发射、冬季发射等特征组织开展专题风险分析,制定了520项预案。正是依靠这样的层层筛选、优中选优,将同批次产品中性能最优、指标最好的产品选出用于执行嫦娥四号任务,才有了火箭完美飞行的1100秒。 

   

  按照计划,嫦娥四号发射后,长三甲系列火箭今年还将迎来一次发射,年度发射次数将达到14次。 

  高标准再创年度发射纪录 

  此次发射是长征三号甲系列今年第13次发射,1313胜的骄人战绩也再次刷新长三甲系列年度发射次数的记录。2018年是中国航天高产的一年。这一年,作为中国航天高产的代表——长三甲系列运载火箭已经成功完成了13次发射任务,占我国全年宇航发射任务总量的40% 

  截至目前,长三甲系列运载火箭共实施95次发射,是我国单一型号发射量最多的火箭。该系列火箭主要用于发射高轨道卫星,其最大地球同步转移轨道运载能力达到5500千克,并且形成了从2600千克到3900千克、再到5500千克的合理能力梯度,入轨精度与当今世界主流运载火箭相当,能够满足我国当前各种中高轨道有效载荷以及当今世界上绝大多数地球同步转移轨道有效载荷的发射任务,是我国目前唯一在役的高轨道运载器,也是参与国际卫星发射服务市场竞争的主力。 

  在任务适应性方面,长征三号甲系列火箭不仅能够发射传统的地球同步转移轨道(GTO)和太阳同步轨道(SSO)有效载荷,还能够执行倾斜地球同步转移轨道(IGSO)有效载荷、中圆轨道(MEO)有效载荷的发射任务,还可以执行地月转移轨道(LTO)有效载荷发射任务及深空探测任务。 

   

  长征三号甲系列火箭年均发射数量保持在10次左右。 

  长征三号甲系列火箭年均发射数量保持在10次左右,在发射密度方面,2015年该系列火箭创造了109天实施7次发射全部取得圆满成功的中国航天新纪录,平均16天发射一枚火箭的任务周期,创造了中国航天史上单一系列火箭型号最高密度发射的纪录,也与当今世界的主流火箭水平相当。 

  金志强总指挥指出,长三甲系列火箭从上世纪80年代研制,经过30多年的不断改进、发展,已经逐渐趋于成熟,可靠性较高,综合性能指标优越,是我国目前发射次数最多、技术最成熟的系列火箭。 

  澎湃新闻(www.thepaer.cn)从中国航天科技集团有限公司获悉,按照计划,嫦娥四号发射后,长三甲系列火箭今年还将迎来一次发射,年度发射次数将达到14次。该火箭是我国长征系列运载火箭家族中发射次数最多的一型火箭,并将再次刷新年度发射次数的新纪录。预计20194月,长征三号甲系列运载火箭将迎来第一百次发射。金志强说。 

  来源:澎湃新闻 

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