长征六号改运载火箭首飞成功 中国航天固体动力(2)
【作者】网站采编
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【摘要】那么,在火箭发射前,如何为发动机做一次全面的健康检查?长六改运载火箭的设计师们为火箭芯一级的液体发动机配置了一位快、准、稳的“健康管家”
那么,在火箭发射前,如何为发动机做一次全面的健康检查?长六改运载火箭的设计师们为火箭芯一级的液体发动机配置了一位快、准、稳的“健康管家”,即发动机健康诊断系统。据了解,目前国内尚无在火箭发射中应用发动机健康诊断系统的先例,此次发射任务的成功,进一步验证了健康诊断系统方案设计的正确性和工程应用的可靠性。
快。芯级发动机点火后,发动机健康诊断系统开始工作,此时固体助推器尚未点火,4台助推器的重量将整个火箭牢牢固定在发射台上。健康诊断系统诊断芯级发动机健康状态仅需0.3秒,便可决定发射进程能否继续。之所以如此迅速,是因为倘若诊断时间过长,会持续消耗发动机推进剂,从而影响火箭运载能力。
其实,我国液体运载火箭都有一套紧急关机系统,这套系统通常设置在地面机柜中,一旦遇到紧急情况,地面设备可以发出关机指令。但是这次,长六改运载火箭设计师把这套系统搬到了火箭上。这个经集成化、小型化设计后的系统,虽然仅有一本书大小,但芯片运算能力强大,能够快速精准采集发动机参数并进行实时诊断。在芯级液体发动机点火后的2.5秒,健康诊断系统进入发动机诊断窗口;2.5-2.8秒,在短短的0.3秒内,这位“健康管家”完成对发动机健康状况的诊断,一旦发现非正常的突发状况,健康诊断系统将立刻实施自动紧急关机,同时助推器的固体发动机将不再点火。
准。海量数据分析是准确判断的基础,长六改运载火箭的设计师们联合发动机系统,详细研究发动机健康诊断系统参数,从几万秒的试车数据中寻找规律,确定健康诊断系统的诊断算法,并进行上百次仿真验证,在确保发动机不发生误关机的同时,尽早发现故障。
稳。火箭芯级发动机为低温液氧煤油发动机,液氧的温度为零下183℃,哪怕在设计师提供的“隔水隔热服”的保护下,健康诊断系统周围的环境依然在零下40℃;发动机点火后,周围的温度骤升为130℃,且伴随着强烈振动,工作环境极其恶劣。为此,型号团队根据火箭起飞时刻的环境进行了大量验证试验,从零下40℃到130℃、高强度冲击、电磁兼容试验、1000余次强化考核……产品一次次地改进、试验,终于练就了能适应“冰火两重天”的发动机健康诊断系统。
3 “无人值守”更安全
无人值守技术实现我国运载火箭领域的三个“首次”
3月29日13时50分,距长六改运载火箭首飞还有4小时,太原卫星发射中心测控发射大厅里,长六改运载火箭试验队员正在有序推进火箭发射前的各项加注及测试工作。不过,与以往火箭发射情形不同,此时前端塔架上所有操作人员早已安全撤离,后续发射流程都将通过测控发射大厅实现远程控制——这是长六改运载火箭无人值守技术带来的改变。
这是我国运载火箭无人值守技术的首次亮相。长六改运载火箭无人值守技术实现了我国运载火箭领域的三个“首次”:首次采用自动对接加注技术,可实现远程全流程推进剂自动加注;首次采用零秒脱落技术,火箭箭地连接器在起飞瞬间自动脱落;首次实现推进剂加注开始后,发射场前端无人员值守。
“长六改运载火箭实现了发射前4个小时全体工作人员从发射塔架撤离,相比常规运载火箭发射流程提前了近3.5个小时。”洪刚说,为此他们全面梳理电气、动力及箭地操作各方面的射前工作流程,提出了配合流程优化的一级加注连接器自动对接和脱落、二级加注连接器和整流罩空调送风连接器起飞零秒脱落等多项创新技术,最终实现了长六改运载火箭的“无人值守”,充分保障了最后一批撤离塔架的前方试验队员的安全。
加泄连接器,是运载火箭在加注或泄出推进剂时,箭上系统与地面支持系统之间的连接设备。在常规的火箭发射流程中,加泄连接器一般采用人工现场手动对接、自动脱落的方式,而长六改运载火箭打造的地面发射支持系统,将火箭芯一级的加泄连接器升级为一款可自动对接的“智能机械臂”,以“一臂之力”实现了我国运载火箭的首次智能化对接加注。
火箭加注前,会因为载荷变化或风力的影响产生随机晃动。在火箭“随风摇曳”的状态下,怎么才能让机械臂对得准呢?八院805所设计师历时4年攻关,赋予了机械臂自主学习和空间姿态捕获的能力,让它像长了“大脑和眼睛”一样,具备了动态测量、实时跟踪的本事,可以确保在雨、雪、雾等复杂天气环境中准确获取目标位置。
文章来源:《固体火箭技术》 网址: http://www.gthjjsgw.cn/zonghexinwen/2022/0424/603.html
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