運(yùn)載火箭系統(tǒng):盡顯大力士的英雄本色

□ 本刊記者 任 旼

作為我國(guó)第一枚結(jié)構(gòu)外形非全對(duì)稱的大型運(yùn)載火箭，“長(zhǎng)三丙”火箭面臨最大的考驗(yàn)是飛行過(guò)程中的平衡問(wèn)題。為了解決這一難題，設(shè)計(jì)師們根據(jù)多年研制經(jīng)驗(yàn)，反復(fù)分析研究，多次探討和試驗(yàn)，對(duì)一級(jí)尾段進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了捆綁兩枚助推器，并安裝兩枚尾翼的要求，從而增大了火箭的安全余量，并在非軸對(duì)稱運(yùn)載火箭研制方面取得了八項(xiàng)技術(shù)突破。

作為“長(zhǎng)征三號(hào)甲”（簡(jiǎn)稱“長(zhǎng)三甲”）系列火箭中的重要一員，“長(zhǎng)三丙”火箭的研制成功標(biāo)志著“長(zhǎng)三甲”系列火箭終于形成了一個(gè)完整的系列，構(gòu)成了我國(guó)高軌道運(yùn)載能力最大、適應(yīng)性最強(qiáng)的火箭群體。“長(zhǎng)三丙”火箭的研制成功也使我國(guó)高軌道運(yùn)載能力的分布梯度更加合理，提高了“長(zhǎng)征”系列運(yùn)載火箭在國(guó)際衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，為我國(guó)航天事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了更好的條件。“長(zhǎng)三丙”火箭的研制成功為我國(guó)非軸對(duì)稱構(gòu)型運(yùn)載火箭的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，摸索出了一套行之有效的設(shè)計(jì)方法，開(kāi)辟了一條新的發(fā)展之路。

相比“嫦娥一號(hào)”任務(wù)先將衛(wèi)星發(fā)射到地球附近的過(guò)渡軌道，再經(jīng)過(guò)衛(wèi)星自身多次調(diào)整進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道——奔月軌道，“嫦娥二號(hào)”任務(wù)是由運(yùn)載火箭將衛(wèi)星直接送入近地點(diǎn)200公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)38萬(wàn)公里的地月轉(zhuǎn)移軌道。這對(duì)運(yùn)載火箭提出了新的要求，推力要求更大，入軌精度和控制精度要求更高，特別是地月轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射技術(shù)是“嫦娥二號(hào)”任務(wù)研制的關(guān)鍵技術(shù)，也是中國(guó)航天史上首次實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)。為此，與上一發(fā)“長(zhǎng)三丙”火箭相比，此次執(zhí)行任務(wù)的“長(zhǎng)三丙”共有30多項(xiàng)技術(shù)狀態(tài)變化。

受任伊始，“長(zhǎng)三丙”就面臨著兩項(xiàng)嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)：一是地月轉(zhuǎn)移軌道設(shè)計(jì)和多窗口發(fā)射技術(shù)；二是準(zhǔn)時(shí)發(fā)射技術(shù)，提高火箭的可靠性。準(zhǔn)時(shí)發(fā)射難一直是低溫火箭一個(gè)固有的問(wèn)題。為了保證 “嫦娥二號(hào)”能夠在35分鐘的窗口內(nèi)發(fā)射成功，研發(fā)團(tuán)隊(duì)采取各種可靠性措施。針對(duì)箭體“出汗”的問(wèn)題，“長(zhǎng)三丙”火箭研發(fā)團(tuán)隊(duì)采取了防結(jié)露措施，對(duì)進(jìn)箭口連接方式進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，極大地提高了防結(jié)露的效果。對(duì)推進(jìn)劑利用系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，利用系統(tǒng)的傳感器采用“雙點(diǎn)雙線”的新型設(shè)計(jì)，消除單點(diǎn)環(huán)節(jié)，以確保推進(jìn)劑得到有效使用，確保了火箭的運(yùn)載能力。動(dòng)力測(cè)控故障診斷系統(tǒng)是為了確保準(zhǔn)時(shí)發(fā)射而采取的技術(shù)創(chuàng)新和改進(jìn)系統(tǒng)。這一智能系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定了可能出現(xiàn)的所有故障模式以及相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。它不僅保障了“長(zhǎng)三丙”的準(zhǔn)時(shí)發(fā)射，也必將為后續(xù)的火箭發(fā)射任務(wù)保駕護(hù)航，持續(xù)利用的價(jià)值很大。除了以上三項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新和改進(jìn)，“長(zhǎng)三丙”火箭研發(fā)團(tuán)隊(duì)還實(shí)現(xiàn)了起飛觸點(diǎn)冗余措施、連接器脫落措施、地面向箭體增壓改進(jìn)措施等總共九大項(xiàng)的技術(shù)改進(jìn)措施。研發(fā)團(tuán)隊(duì)從產(chǎn)品自身的改進(jìn)和預(yù)案的完善、制定兩方面保證了準(zhǔn)時(shí)發(fā)射，成功破解了“長(zhǎng)三丙”火箭所面臨的第二個(gè)技術(shù)難題。

質(zhì)量是火箭的生命，也是發(fā)射成功的根本保證。針對(duì)“長(zhǎng)三丙”火箭此次執(zhí)行的特殊任務(wù)，火箭研制隊(duì)伍在質(zhì)量管理上采取了嚴(yán)上加嚴(yán)措施，充分辨識(shí)和防范風(fēng)險(xiǎn)。從元器件環(huán)節(jié)，“長(zhǎng)三丙”火箭執(zhí)行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制，在同批次產(chǎn)品中篩選優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品裝箭，確保用質(zhì)量最好的產(chǎn)品執(zhí)行“嫦娥二號(hào)”任務(wù)。為了確保“長(zhǎng)三甲”系列火箭型號(hào)研制生產(chǎn)中發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題歸零措施在這發(fā)火箭上得到有效落實(shí)，型號(hào)組織對(duì)“長(zhǎng)三甲”系列火箭2007年10月至今發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題以及其他型號(hào)近期發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題，全部進(jìn)行舉一反三，采取了必要的改進(jìn)措施。

針對(duì)此次火箭發(fā)射只有連續(xù)三天的三個(gè)發(fā)射窗口的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)師系統(tǒng)增加了測(cè)試的強(qiáng)度，加嚴(yán)考核，單機(jī)通電時(shí)間比以往火箭增加了20小時(shí)以上。控制系統(tǒng)對(duì)每個(gè)發(fā)射窗口的軟硬件進(jìn)行了系統(tǒng)考核。在出廠測(cè)試中，增加總檢查14次，增加分系統(tǒng)測(cè)試項(xiàng)目28項(xiàng)，全面考核了火箭在發(fā)射窗口期間的軟硬件產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)。“長(zhǎng)三丙”火箭進(jìn)場(chǎng)后，發(fā)射試驗(yàn)隊(duì)緊密圍繞發(fā)射場(chǎng)測(cè)試、發(fā)射工作這一主線，以及確保嫦娥二號(hào)衛(wèi)星“準(zhǔn)時(shí)發(fā)射”、“準(zhǔn)確入軌”的工作目標(biāo)開(kāi)展質(zhì)量工作。發(fā)射試驗(yàn)隊(duì)重點(diǎn)圍繞技術(shù)狀態(tài)變化在發(fā)射場(chǎng)落實(shí)、火箭最終狀態(tài)確認(rèn)以及五個(gè)百分之百在發(fā)射場(chǎng)落實(shí)情況等三個(gè)主題，開(kāi)展16項(xiàng)專題復(fù)查，確保運(yùn)載火箭系統(tǒng)在“嫦娥二號(hào)”任務(wù)飛行試驗(yàn)中“不留隱患、成功發(fā)射、準(zhǔn)確入軌、萬(wàn)無(wú)一失”。

航天科技集團(tuán)公司六院承擔(dān)了“嫦娥二號(hào)”任務(wù)的火箭系統(tǒng)所有動(dòng)力系統(tǒng)的研制任務(wù)，尤其是擔(dān)負(fù)著衛(wèi)星變軌任務(wù)的490N雙組液體推進(jìn)劑變軌發(fā)動(dòng)機(jī)，成為保證月球探測(cè)獲得成功的關(guān)鍵技術(shù)之一。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性是關(guān)鍵。繞月探測(cè)工程選用的運(yùn)載火箭已經(jīng)多次發(fā)射成功。然而，發(fā)動(dòng)機(jī)研制團(tuán)隊(duì)依然對(duì)在數(shù)百次試車、百余次飛行中曾出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行反復(fù)全面的梳理，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，深挖細(xì)究，找出了發(fā)動(dòng)機(jī)需要進(jìn)行可靠性增長(zhǎng)的項(xiàng)目。對(duì)于火箭系統(tǒng)所有研發(fā)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，“可靠性”早已不僅僅是各種指標(biāo)的表述，更重要的是“細(xì)節(jié)決定成敗，質(zhì)量決定成敗”已經(jīng)成為發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程中不可逾越的信條。