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告别无控坠落保障人员安全火箭残骸实现精准落地

| 2020-03-27

  中国航天科技集团有限公司第一研究院抓总研制的长征二号丙运载火箭近日在西昌卫星发射中心点火起飞,成功实现“一箭三星”发射。与此同时,长征二号丙火箭一子级残骸在贵州黔南布依族苗族自治州被顺利找到,落点在设定的落区范围内。

  据中国航天科技集团有限公司第一研究院第一设计部主任助理何巍介绍,此次长征二号丙运载火箭一子级的落点控制在设定范围内,是我国首次采用“栅格舵分离体落区安全控制技术”,我国也是继美国之后的第二个掌握此项技术的国家。这项技术的试验成功,对于解决我国内陆发射场落区安全性问题具有重大的意义,同时也为我国运载火箭后续助推器及子级的可控回收、软着陆、重复使用等技术奠定坚实基础。

  近年来,我国运载火箭高强密度发射成为常态,尤其是2018年发射次数达到38次,位列世界第一,随之而来的火箭残骸落区安全问题越来越受关注。由于社会迅猛发展和人口数量激增,上世纪六七十年代建立的内陆火箭发射场周边的火箭残骸落区不再是绝对的无人区。尽管在设计火箭的飞行轨迹时,宁可牺牲运载能力也要尽量避开村镇,但由于火箭残骸在完成任务后是无控坠落,落点散布范围较大,有时可能涉及有人居住的区域。为了保障人员安全,当前的做法是,在每次发射任务之前,将落区内百姓疏散到安全地带,不仅给当地百姓带来不便,也增加了火箭发射的经济成本和工作难度。

  长征二号丙运载火箭副总设计师崔照云向记者介绍,之前应用于我国CZ-2F载人运载火箭上的栅格翼展开后是固定不动的,近几年国外火箭上才开始通过可摆动的栅格舵来控制箭体的方向和姿态。可折展传动栅格舵系统是精确落区控制的关键结构设备,栅格舵在火箭上升段需要紧贴箭体侧壁以避免对卫星发射任务造成影响,还要承受上千摄氏度高温、近10倍自重的冲击力。研制团队精心选材、反复试验,终于为火箭插上了能够“精准挥动”的翅膀。

  电气系统是控制栅格舵动作的“大脑”,新一代电气系统首次从实验室飞向蓝天,成功完成了飞行控制和数据传输任务。电气系统负责人彭越说:“箭上传统的电气系统虽然设计成熟、性能稳定、飞行成功经验多,但单机设备体积大、数量多、成本高,显得非常臃肿。我们这次下决心要做新一代电气系统,将测量、控制、遥测遥控等功能统统整合在一个十几厘米的小盒子里,栅格舵控制的核心算法全部自主完成,手机安装配套的应用程序就知道火箭被控部件下落的实时位置。可以说是重量不大功能全,价格不高可靠性高。”

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