一箭20星的长征六号新在哪儿

20日7时1分,我国新型运载火箭长征六号在太原卫星发射中心点火发射,成功将20颗微小卫星送入太空。全新的结构形式、全新的动力系统、全新的电气系统,这型20多年来我国首次全新研发的运载火箭,将对我国未来运载火箭的发展产生重要影响。

一箭20星的长征六号新在哪儿

创新一:多星发射

据新华社
9月20日,太原卫星发射中心成功发射的长征六号发射了20颗卫星。作为我国新一代运载火箭的首飞箭,长征六号开创了诸多“新”记录。

据介绍,长征六号首飞箭采用了一箭20星状态,将中国航天科技集团公司所属航天东方红卫星有限公司、深圳航天东方红海特卫星有限公司和国防科大、清华大学、哈工大、浙江大学等单位研制的20颗卫星送入了预定的轨道,在国内属于首次。

以往,火箭研制完毕从总装车间运往发射场,大多是分段运输,然后在发射场的塔架上完成火箭各子级的垂直吊装总装和测试。长征六号创造性地采用
“三平”测发新模式,即水平整体测试、水平整体星箭对接、水平整体运输起竖发射。

同时,为了满足多星发射的需求,长征六号火箭还在国内首次采用了全透波卫星整流罩,使卫星整流罩具备了全向透波能力,有力改善全箭力学环境和卫星环境条件。

此次发射的长征六号在水平状态下完成全箭总装和测试,包括与20颗卫星的对接。整发火箭也是水平放置于专门研制的自行式整体运输起竖车上,由起竖车将火箭水平运输至发射工位,一气呵成地完成水平对接、翻转起竖、垂直定位、燃料加注和发射等动作。

通过对多星发射技术的探索,还形成了系列化、标准化的多星发射接口,为今后进一步降低卫星发射成本、提升多星发射能力奠定了技术基础。

承载长征六号的自行式整体运输起竖车集火箭运输、起竖、发射脐带塔功能于一体,火箭稳稳地安坐其上,就能完成从测试到加注发射的所有流程。而且车辆可以实现自动导航无人驾驶及精确定位,三向定位精度误差不超过5毫米。

创新二:绿色环保

为了适应火箭“三平”测发需要,长征六号抓总研制单位——中国航天科技集团公司上海航天技术研究院科技人员对地面测发控系统也进行了改进,将各种测试设备集成安装到五个方舱内,形成了一辆移动的“体检车”,车随箭走,大大简化测发流程。

据火箭研制方中国航天科技集团公司介绍,长征六号运载火箭作为我国新一代运载火箭中第一型投入发射应用的火箭,首次采用了我国最新研制的高压、大推力、无毒、无污染的补燃循环液氧煤油发动机。

长征六号首次采用了我国最新研制的高压、大推力、无毒、无污染的补燃循环液氧煤油发动机,起飞推力1200千牛。

为了获得更大的运载能力,长征六号火箭采用了一系列全新的设计方案,独特的发动机氧箱自生增压技术即是一个最大的亮点。长征六号还创造性地使用了发动机燃气滚控系统,利用一级发动机涡轮泵后引出高温高压富氧燃气,与发动机一起对火箭进行滚动姿态控制,保证火箭飞行过程中的姿态稳定,在国际上属于首创。

为获得更大的运载能力,长征六号火箭采用了一系列全新的设计方案,独特的发动机氧箱自生增压技术是最大亮点。由于火箭在飞行中,需要不断对发动机氧箱进行增压,传统设计中,需要额外增加独立的增压气瓶。自增压方案利用发动机燃气发生器的富余氧气为一级氧箱进行增压,可为火箭减少12个单独的增压气瓶以及一整套冗余增压系统,大大优化火箭总体方案并减少质量隐患。

长征六号成功发射有效验证了我国在大推力、高可靠性、高适应性、低成本、无毒无污染运载火箭领域的关键技术突破,标志着我国在运载火箭现代化、推进剂无毒化方面迈出了坚实一步,也拉开了我国新一代运载火箭投入使用的序幕。

这项新技术在国际上从未曾有过先例。上海航天科技人员开展了大量试验和攻关,充分验证方案可行性,并通过热试车有效验证了增压系统的工作性能,仅增压输送系统就申请了16项专利。

创新三:火箭测发模式“三平一快”

必威官网 ,此外,长征六号还创造性地使用了发动机燃气滚控系统,利用一级发动机涡轮泵后引出高温高压富氧燃气,与发动机一起对火箭进行滚动姿态控制,保证火箭飞行过程中的姿态稳定,在国际上也属首创。

在传统概念中,火箭执行发射任务,都需要分段运输至发射场,再在塔架上完成各子级的垂直吊装总装和测试。长征六号针对后续卫星发射的需求,在国内运载火箭领域创造性地采用了“三平”测发模式,对现役火箭的测发模式进行了一次彻底的变革。

控制系统是火箭的“神经网络”。长征六号紧跟国际运载火箭发展趋势,将控制、测量、供配电组成全新的电气系统,实现了箭上信息一体化、供配电一体化和地面测发控系统一体化,有效提高了火箭电气系统的先进性、可靠性与适应性。

所谓“三平”,即“水平整体测试、水平整体星箭对接、水平整体运输起竖发射”。火箭在水平状态下在厂房内完成全箭总装和测试,包括与卫星的对接,同时将整发火箭水平放置于专门研制的自行式整体运输起竖车上,由起竖车将火箭水平运输至发射工位,并完成水平对接、翻转起竖、垂直定位、燃料加注和发射等动作。整个过程一气呵成,大大简化了发射区操作时间和发射台占用时间。按照设计,采用“三平”测发模式的长征六号的发射准备周期仅需7天,有力适应卫星发射低成本、短周期的需求。

在控制系统中,采用了“双八表捷联惯组组合导航”技术和“迭代制导”技术,综合利用地面测控网、导航星座系统和中继卫星,实现天基测控和地基测控相结合,在火箭飞行过程中对火箭状态进行实时测量,实现更高的导航精度,以确保卫星入轨精度达到百米级,在太空实现点对点的“上门投递”。

创新四:航天“智造”迈向4.0

长征六号在设计中采用了全箭数字化协同研发及一体化总装集成技术。将设计转化为实物,充分展现了航天“智造”的新工艺。

据介绍,长征六号在设计中采用了全箭数字化协同研发及一体化总装集成技术,形成了从总体到分系统到重要单机、自顶向下的数字化设计流程,建立覆盖总体、分系统及关键单机的三维数字样机,大大降低了研制成本。

为了大幅降低火箭自重,长征六号运载火箭首次采用大温差隔热复合材料夹层共底贮箱。夹层共底需承受液氧、煤油两个独立系统的正压、反压载荷,同时还要抵抗液氧和煤油之间将近200摄氏度的温差。

为了更好地降低火箭自身重量,长征六号运载火箭首次采用了大温差隔热复合材料夹层共底贮箱。由于长征六号使用的液氧/煤油发动机,贮箱采用夹层共底结构形式,就意味着夹层共底要承受液氧、煤油两个独立系统的正压、反压载荷,同时还要抵抗液氧和煤油之间将近200摄氏度的温差。试验、改进、研制……16个月,22个贮箱,六次低温加注、强度试验,最终攻克了夹层共底研制难题,并掌握了激光扫描及仿形加工、结构件整体胶接成型等关键制造技术。

阀门是火箭管路中的关键部件,温差变化容易造成阀门产品的收缩、膨胀变形,从而影响气密。长征六号上各种各样的阀门有40多种、90余件,温度从-196℃到50℃。大温度跨差对阀门的原材料选型、零件机加工精度、装配试验维护等产生了一系列影响。技术人员经过10个月艰苦攻关,最终掌握低温阀门研制技术。

研制中的另一道难关是低温阀门的研制。工作环境的温差变化容易造成阀门产品的收缩、膨胀变形,从而影响气密。液氧温度低至-183℃,作为火箭管路中的关键部件,阀门必须适应从-196℃到50℃的大温度跨差工况要求,这就对阀门的原材料选型、零件机加工精度、装配试验维护等等产生了一系列的影响。长征六号的低温阀门有40多种、90余件,零件生产的精度有的要比常温阀门精确上10倍。为了将在温度变化情况下的变形减到最小,技术人员开展了为期10个月艰苦卓绝的攻关和试验,最终攻克难关,掌握了低温阀门研制技术。
来源:国防部网

长征六号在国内首次采用了冯卡门复合材料全透波卫星整流罩,使卫星整流罩具备了全向透波能力,有力改善全箭力学环境和卫星环境条件。通过对多星发射技术的探索,还形成了系列化、标准化的多星发射接口,为今后进一步降低卫星发射成本、提升多星发射能力奠定了技术基础。

《中国科学报》 (2015-09-22 第1版 要闻) 更多阅读 长征六号发射成功
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