中國運(yùn)載火箭測(cè)試發(fā)射模式分析

郭璞

摘要：運(yùn)載火箭的測(cè)試模式在火箭和發(fā)射場(chǎng)的總體調(diào)度中起著重要作用，目前各國常用的測(cè)試和發(fā)射方式主要是一平和兩垂、三垂三平配置。研究總結(jié)國內(nèi)外運(yùn)載火箭探測(cè)和發(fā)射方式及其特點(diǎn)，從任務(wù)適應(yīng)性、環(huán)境適應(yīng)性、可靠性和安全性、經(jīng)濟(jì)性四個(gè)指標(biāo)的要素影響分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)比分析了三類探測(cè)和發(fā)射模式的要素的影響，為我國火箭基地的發(fā)展提供了重要的參考，為我國火箭基地的研制提供了重要的參考。

關(guān)鍵詞：測(cè)發(fā)模式;測(cè)發(fā)流程;發(fā)射場(chǎng);影響因素

1.前言

火箭的測(cè)試模式（以下簡(jiǎn)稱測(cè)試發(fā)射模式）是指火箭在發(fā)射場(chǎng)技術(shù)區(qū)域和發(fā)射場(chǎng)運(yùn)輸、裝配和測(cè)試過程中的技術(shù)和物理狀況，以及發(fā)射場(chǎng)的整體布局。在確定試驗(yàn)發(fā)射模式時(shí)，它決定了火箭在發(fā)射場(chǎng)的設(shè)施和設(shè)備測(cè)量和發(fā)射過程的總體時(shí)間表和基礎(chǔ)規(guī)模。

2.國內(nèi)外運(yùn)載火箭測(cè)發(fā)模式現(xiàn)狀

2.1一平兩垂測(cè)發(fā)模式

該模式在發(fā)射場(chǎng)的技術(shù)區(qū)域建造工廠，并在發(fā)射場(chǎng)內(nèi)建造固定發(fā)射臺(tái)，地下設(shè)備室，服務(wù)塔和臍帶塔等。在技術(shù)區(qū)完成水平準(zhǔn)備裝置的狀態(tài)檢查后，火箭的每個(gè)部分將通過公路運(yùn)輸車將所有級(jí)轉(zhuǎn)移到發(fā)射場(chǎng)，并使用服務(wù)塔上的起重機(jī)將火箭提升到各個(gè)級(jí)別，合理/有效載荷或其組合垂直懸掛并停靠在發(fā)射臺(tái)上，并在測(cè)試后進(jìn)行燃料發(fā)射，如圖1所示。

該模式的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)區(qū)域的設(shè)施簡(jiǎn)單，發(fā)射范圍內(nèi)的測(cè)試過程一致，無需更改狀態(tài)。對(duì)發(fā)射臺(tái)的要求低，火箭的運(yùn)輸條件低，操作簡(jiǎn)單。

2.2三垂測(cè)發(fā)模式

在發(fā)射場(chǎng)技術(shù)區(qū)的垂直裝配試驗(yàn)工廠中，各級(jí)箭體的垂直組成和各級(jí)啟動(dòng)/支付負(fù)擔(dān)組合垂直組裝在主動(dòng)發(fā)射臺(tái)上，完成各項(xiàng)試驗(yàn)后，火箭通過主動(dòng)發(fā)射臺(tái)垂直轉(zhuǎn)移到發(fā)射場(chǎng)，經(jīng)過射程綜合試驗(yàn)后進(jìn)入發(fā)射準(zhǔn)備階段。

這種模式的優(yōu)點(diǎn)是試驗(yàn)環(huán)境好，技術(shù)區(qū)和發(fā)射場(chǎng)的試驗(yàn)可以使用與試驗(yàn)位置在運(yùn)輸過程中連續(xù)打開的同一套前向試驗(yàn)設(shè)備，保證試驗(yàn)位置和技術(shù)區(qū)的試驗(yàn)結(jié)果有效，有效縮短火箭在發(fā)射場(chǎng)的工作時(shí)間，便于連續(xù)發(fā)射。

2.3三平測(cè)發(fā)模式

該模式完成技術(shù)區(qū)水平準(zhǔn)備廠中支付負(fù)擔(dān)的箭體和水平對(duì)接的位置組成，在完成各種測(cè)試后，通過向發(fā)射場(chǎng)移動(dòng)水平火箭并豎立總火箭，在發(fā)射場(chǎng)連接，加油和發(fā)射。

這種模式的優(yōu)點(diǎn)是可以防止在技術(shù)領(lǐng)域建造高垂直裝配試驗(yàn)廠，發(fā)射場(chǎng)內(nèi)的地面設(shè)施相對(duì)簡(jiǎn)單，運(yùn)輸?shù)缆芬筝^低，運(yùn)輸中使用的卡車比三垂模式更有效率。

3.測(cè)發(fā)模式影響因素分析

測(cè)發(fā)展模式必須以中國的實(shí)際情況顯示，并且應(yīng)具有較強(qiáng)的項(xiàng)目適應(yīng)性和環(huán)境適應(yīng)性，高可靠性和安全性以及更好的經(jīng)濟(jì)性，可以從這4個(gè)指標(biāo)中提煉出13個(gè)影響因素，如圖2所示。

3.1任務(wù)適應(yīng)性

項(xiàng)目適應(yīng)性可以通過五個(gè)因素來檢測(cè)：速度發(fā)射能力、連續(xù)發(fā)射能力、一般發(fā)射能力、逆流處置能力和有效載荷適應(yīng)性。

通過優(yōu)化試驗(yàn)和發(fā)射過程，縮短火箭發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間和每次發(fā)射后的回收時(shí)間，具有快速發(fā)射能力和連續(xù)發(fā)射能力，滿足不同的任務(wù)要求;盡可能使用相同的發(fā)射站，以適應(yīng)不同的火箭發(fā)射能力;火箭一旦出現(xiàn)重大故障，應(yīng)具備良好的逆向處置能力;支付負(fù)擔(dān)可以適應(yīng)水平和垂直裝配測(cè)試狀態(tài)。

3.2環(huán)境適應(yīng)性

環(huán)境調(diào)整體現(xiàn)在火箭在發(fā)射場(chǎng)、試驗(yàn)和運(yùn)輸?shù)慕M成三種狀態(tài)上，對(duì)應(yīng)三種不同的環(huán)境，即裝配環(huán)境、試驗(yàn)環(huán)境和適應(yīng)性環(huán)境。

1）集聚的環(huán)境適應(yīng)表征了火箭在發(fā)射場(chǎng)最終組裝過程中的環(huán)境適應(yīng)，一般受自然環(huán)境和機(jī)械環(huán)境的影響，其中火箭組裝可分為室內(nèi)和室外;

2）試驗(yàn)環(huán)境的適應(yīng)性反映了火箭在各種天氣條件下試射保障的難度;

3）適應(yīng)環(huán)境的適應(yīng)性反映了環(huán)境的自然適應(yīng)性和火箭在過渡過程中的機(jī)械適應(yīng)性。

火箭應(yīng)具有較強(qiáng)的對(duì)自然環(huán)境的適應(yīng)性和發(fā)射場(chǎng)運(yùn)輸環(huán)境的適應(yīng)性。

3.3可靠性和安全性

可靠性和安全性主要體現(xiàn)在火箭跟蹤和發(fā)射狀況的變化程度以及技術(shù)基礎(chǔ)上。

1）試驗(yàn)和發(fā)射條件的變化程度反映了在試驗(yàn)和發(fā)射過程中火箭的狀況將發(fā)生多大的變化;

2）技術(shù)基礎(chǔ)反映了模式在場(chǎng)地總裝、測(cè)試和發(fā)射中的發(fā)展和可靠性。

火箭和支付負(fù)擔(dān)試驗(yàn)情況與射擊情況基本相同，減少了技術(shù)轉(zhuǎn)型;技術(shù)區(qū)和射擊場(chǎng)盡量前期使用同一套設(shè)備，箭體連接試驗(yàn)結(jié)束后狀態(tài)不變;采用技術(shù)基礎(chǔ)良好、成熟度高的技術(shù)可靠性和安全性。

3.4經(jīng)濟(jì)性

發(fā)射場(chǎng)火箭的主要設(shè)施和設(shè)備有火箭地面跟蹤和監(jiān)視設(shè)備、發(fā)射臺(tái)和發(fā)射場(chǎng)設(shè)施等，上述設(shè)施和設(shè)備可以反映建設(shè)范圍，體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。

1）火箭跟蹤和監(jiān)視設(shè)備主要體現(xiàn)在配套設(shè)備的數(shù)量和箭矢裝配設(shè)備的程度上;

2）發(fā)射臺(tái)通常涉及固定發(fā)射臺(tái)或主動(dòng)發(fā)射臺(tái);

3）發(fā)射場(chǎng)的設(shè)施主要包括技術(shù)區(qū)試驗(yàn)設(shè)施、中轉(zhuǎn)軌道和射擊場(chǎng)內(nèi)的服務(wù)塔。

在演示試驗(yàn)和發(fā)射模式時(shí)，應(yīng)盡可能縮小火箭跟蹤和監(jiān)視設(shè)備、發(fā)射臺(tái)和射擊場(chǎng)的建造范圍，以降低成本，提高使用性能和維護(hù)。

4.中國運(yùn)載火箭測(cè)發(fā)模式發(fā)展

結(jié)合上述試驗(yàn)和發(fā)射方式的定量分析結(jié)果，結(jié)合國內(nèi)外火箭的發(fā)展情況以及我國目前發(fā)射場(chǎng)的環(huán)境地質(zhì)條件和建設(shè)條件，應(yīng)根據(jù)火箭的需要選擇不同類型的試驗(yàn)和發(fā)射方式，未來我國火箭試驗(yàn)和發(fā)射方式的發(fā)展思路如下：

1）小型火箭在每個(gè)發(fā)射場(chǎng)保持三點(diǎn)模式，發(fā)射區(qū)采用塔式模式，無需服務(wù)，以改善火箭的使用和維護(hù)。

2）中程運(yùn)載火箭是我國未來的主要火箭，為了滿足高密度發(fā)射和快速試射的需要，在掌握三級(jí)試驗(yàn)開發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)上，文昌發(fā)射場(chǎng)地選擇了三平模式，同時(shí)根據(jù)衛(wèi)星適配，也可以采用兩平和一垂模式。酒泉、西昌、太原等國內(nèi)其他發(fā)射場(chǎng)可采用一平、兩垂直、三平模式，可根據(jù)發(fā)射場(chǎng)當(dāng)前情況選擇，提高工作中心的利用率。因此，未來中型運(yùn)載火箭在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)同時(shí)具備一平、三垂三平發(fā)射方式的能力，核心是要兼具垂直裝配試驗(yàn)和水平裝配試驗(yàn)?zāi)芰Γ⒏鶕?jù)需要在不同發(fā)射站采用適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)設(shè)置，大大提高火箭發(fā)射任務(wù)的適應(yīng)性。

3）文昌發(fā)射場(chǎng)的大型和重型運(yùn)載火箭要優(yōu)化三垂模式，可以利用現(xiàn)有的發(fā)射場(chǎng)設(shè)施，但需要進(jìn)行三垂模式優(yōu)化工作，重點(diǎn)優(yōu)化是簡(jiǎn)化射程，利用簡(jiǎn)單的塔臺(tái)服務(wù)或?qū)で髮?shí)現(xiàn)塔臺(tái)服務(wù)取消，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸后快速發(fā)射，減少發(fā)射場(chǎng)的建設(shè)， 縮短準(zhǔn)備時(shí)間。

結(jié)論

鑒于三平模式火箭的優(yōu)勢(shì)，建議中國對(duì)中型捆綁火箭三平模式的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，盡快實(shí)現(xiàn)該模式的應(yīng)用。未來，小型運(yùn)載火箭應(yīng)地選擇三平模式，中程運(yùn)載火箭應(yīng)具備一平、兩垂、三平三垂模式的能力，以滿足不同任務(wù)的需要，大型和重型運(yùn)輸火箭應(yīng)采用三垂模式和簡(jiǎn)單的服務(wù)塔或無服務(wù)塔方案，以提高火箭的性能。

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