(大公文匯網 記者 張仕珍)3月29日17時50分,搭載着「浦江二號」和「天鯤二號」衛星的長征六號改運載火箭,在山西太原衛星發射中心成功發射,順利將兩顆衛星送入預定軌道。記者從中國航天科技集團六院獲悉,作為中國首款固液結合的新一代運載火箭,長六改火箭充分利用固體動力推力大、時間短,液體動力推力穩、比沖高的特點,採用兩級半構型,液體芯級捆綁四枚固體助推器,使固、液體動力實現了中國航天史上的首次「跨界合作」。此次發射並首次在運載火箭上應用了健康診斷系統這一創新技術,為火箭安全可靠起飛「把好脈搏」。
固液結合 性價比高
作為中國航天液體動力的「國家隊」,航天科技集團六院為此次長六改運載火箭配套了芯一級、芯二級動力系統及一套輔助動力系統,為浦江二號衛星提供空間推進系統。
據了解,長六改運載火箭是在新一代火箭首飛成功的基礎上,充分繼承已有技術而進行研製,採用模塊化、組合化、系列化設計,通過不同數量固體助推器和液體芯級組合形成合理運載能力台階、性價比較高的運載火箭系列。其採用兩級半構型,芯一級動力系統由兩台120噸級推力的液氧煤油發動機並聯組成,採用氧自生增壓方案為火箭氧貯箱提供增壓介質;芯二級動力系統配置了一台推力為18噸的液氧煤油發動機,發動機單次飛行工作時間突破500秒;YF-86A輔助動力系統系統則由18台推力為200N和40N的姿態控制發動機組成,在飛行過程中為火箭二級提供滾動力矩,同時在衛星分離前提供俯仰、偏航和滾動衝量,確保衛星更高精度入軌。
與此同時,火箭芯一級四周捆綁了4枚推力為120噸的固體火箭,全箭總長約50米,起飛重量約530噸,700公里太陽同步軌道運載能力不小於4噸,可執行太陽同步軌道、低軌、中軌等多種軌道的發射任務,支持單星發射、多星發射、星座的組網和補網發射,將有效保證我國未來較長時期內重型載荷的按需、按時發射。
首創健康診斷系統 助火箭安全可靠起飛
作為我國中型運載火箭構型的全新組合模式,長六改的首飛成功,拓展了液氧煤油發動機和輔助動力系統型號應用的場景,為我國新一代運載火箭系列型譜拓展奠定了堅實的技術基礎。此次發射並首次在中國運載火箭上應用了健康診斷系統這一創新技術。
據介紹,為適應火箭起飛前健康診斷需求和高可靠性要求,航天六院科研團隊參考地面研製試車應用成熟的故障診斷方案和策略,制定了發動機飛行健康診斷系統方案,即芯一級液體發動機預先點火啟動工作,通過發動機參數進行發動機工作狀態診斷,若液體發動機工作正常則固體助推發動機點火,火箭起飛;否則液體發動機將緊急關閉,保證箭體、衛星載荷及發射場地面設施的安全。
反覆驗證 助固液發動機完美「跨界合作」
首次固液捆綁亦帶來了不同於以往的力、熱環境條件。受固體火箭發動機熱流影響,芯一級液體發動機底部熱流條件超出以往型號要求,同時固體分離側推火箭衝擊熱流對芯一級發動機防熱裙下部噴管產生附加熱流,使得噴管遭遇嚴酷的熱工作環境。針對此問題,航天六院科研團隊聯合國內相關領域優勢單位,對芯一級發動機在飛行過程中的結構熱適應性進行了專題仿真分析和覆核復算,並利用試片完成火箭分離噴流試驗考核,多角度確認了芯一級發動機可以適應該熱環境條件,助力固體液體發動機的首次「跨界合作」默契滿分。
此外,為滿足長征六號改運載火箭動力需求,在充分繼承成熟產品的基礎上,航天六院科研團隊還開展了多項工作條件適應性分析確認和評估工作,並通過新研低溫自密封免拆保護組件,滿足了火箭液氧加註無人值守需求。
