航天科技集团八院推动长征四号乙运载火箭去任务化侧记,300发中国长征系列火箭超过三分之一诞生在上海

作者: 航天科技  发布:2019-11-08

两年前,面对高密度的发射任务,中国航天科技集团有限公司以八院研制的长四乙系列运载火箭为试点,开展去任务化工作。

摘要:今天,中国长征系列运载火箭的发射次数正式刷新为“300”,而其中的103发诞生在上海。

两年来,这项工作取得了丰硕成果。目前,长四乙运载火箭已具备总装前1个月或发射前4~5个月再明确或调整发射任务的能力。

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回顾长四乙火箭去任务化的历程,火箭副总设计师古艳峰深有感触:“在探索中进步,在实践中发展,去任务化已愈来愈成为型号队伍内在的需求,产生了不竭的动力。”

300发!中国长征系列运载火箭刷新历史纪录。

确定路线图 探索研制新模式

就在今天凌晨,由中国航天科技集团一院抓总研制长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞,成功将中星6C卫星送入太空。从1970年4月24日长征一号运载火箭首飞,到如今的第300发,中国航天不仅仅实现了数量的跨越,更迈上了从量变到质变的新起点。在中国航天从无到有,由弱变强的征途中,上海这块充满创新活力的土地,同样扮演着重要的角色,这里坐落着中国航天事业的一支重要力量——中国航天科技集团上海航天技术研究院。

近年来,长四乙成长为发射太阳同步轨道卫星的主力军,年发射数量一再增加,对火箭研制提出了挑战。

50年前,上海航天的领航人们通过自行研制、自主创新,开拓出了我国早期的飞天路,从备份箭到双“金牌”主力型号(长征四号、长征二号丁)的诞生,到新一代运载火箭“长征六号”一箭二十星发射成功,一枚枚火箭在这里竞相升空,一个个“中国第一”在这里诞生。截至目前,我国长征系列运载火箭300次发射中,上海航天技术研究院抓总研制的长征系列运载火箭执行了103次飞行试验任务。

传统模式下,火箭定制化研制,部组件、单机、分系统、子级都与发射任务一一对应,研制生产效率低,往往还因为卫星任务的变化而陷入被动。2017年,按照集团公司和八院的部署,型号两总带队全面梳理长四乙系列火箭的构型,研究路线图,策划新的型号研制组织管理模式。

“十年一箭”到“一年十箭”

“按照卫星可用包络、单星及多星串联布局等多个维度分类,我们将长四乙统一为基本型和6种衍生构型,使得火箭大部段结构产品实现状态统一,各分系统产品技术状态基本固化。”古艳峰说。

谈起上海与长征火箭的“情缘”,那就不得不提起上世纪70年代我国通信卫星和气象卫星的发展历史。1975年3月31日批复的 “三三一”工程(《关于发展我国卫星通信问题的报告》),最初明确由长征三号运载火箭发射东方红二号卫星。但为保证该工程按时完成,当时的第七机械工业部决定由上海研制一型常温推进剂三级运载火箭,作为“三三一”工程的备份火箭。最初该火箭被命名为新长征三号运载火箭,1982年后更名为长征四号运载火箭。

2017年上半年,型号团队将长四乙所有产品按照通用化程度分为四类:通用产品、型号通用产品、构型产品、专用产品,形成四类产品清单。2018年,型号队伍制定了《长征四号乙系列运载火箭去任务化组织管理办法》,对研制生产管理进行优化,逐渐探索出一条适应去任务化的研制生产管理模式。

历经十年磨砺,1988年9月7日,长征四号甲火箭在太原发射中心成功首飞,将风云一号气象卫星送入预定轨道,开创了中国大型运载火箭首飞一次成功的纪录,使中国成为世界上第三个能够独立发射太阳同步轨道卫星的国家。

去任务化让效率全面提升

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总体电气副主任设计师闫峰对去任务化带来的“红利”有着切身的体会。以前,电缆网设计需要等到全箭状态确定后,才能开展设计工作,最后图纸下厂生产,设计、研制、生产过程完全串行,成为全箭研制的短板。遇到搭载任务,状态明确较晚,还容易反复。

1988年9月7日长四甲首飞。

“开展去任务化设计后,时序配电单机通用化率达100%,再将电缆网区分为通用状态及任务专用状态,其中通用电缆进行组批投产,专用电缆待任务明确后再生产,参加出厂前集成综合试验,电缆设计和生产效率大大提升。”闫峰说。

1990年9月3日,长征四号甲火箭又进行了第二次发射,将3颗卫星同时送入预定轨道。完成了首批两发火箭发射任务后,上海航天没有止步,继续为长征四号甲火箭争取新任务,同时不断发展和改进火箭技术,在此基础上发展了长征四号乙/丙火箭。1999年5月10日,长征四号乙首飞成功,将我国首颗应用气象卫星风云一号C星送入预定轨道,更是在国际舞台上打出了国人的志气。

在型号去任务化研究方案的指导下,控制系统在箭上产品统型的基础上,也策划开展了控制系统测试去任务化。

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以前要收齐一发火箭的相关参数才能开展控制系统测试,由于星箭接口还会调整,经常要进行多轮控制系统测试。现在,火箭电气总体与控制系统一起将控制系统数据进行分类,形成通用数据。

1999年5月10日长四乙首飞。

“控制系统测试时,就按照最大包络的通用数据进行测试,全箭总测时再加上这一发火箭的数据专门测试。相较于以前,测试效率提升了50%以上。”总师助理张桃源说。

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截至目前,长四乙火箭已实现所有一、二级产品和绝大部分三级产品在整个系列型号范围内通用。经统计,现阶段除专用产品外,通用产品、型号通用产品、构型产品占比达到97.4%。此外,外测安全系统、控制系统等的去任务化工作已经全面完成。 来源:航天科技网站

长四丙首飞发射遥感卫星一号。

凭借出色的性能和战绩,长征四号系列运载火箭荣获航天科技集团“金牌火箭”荣誉称号。

如今,我国火箭研制发射进入高密度,长四火箭一跃成为我国近地轨道卫星发射的主力军。30年来,长四运载能力提高了200公斤,入轨精度提高了5到6倍,发射基地拓展到太原、酒泉、西昌三地,发射试验队员由近200名精简至85名,发射时间由数个月缩短为20个工作日,长征四号系列运载火箭已具备总装前1个月或发射前4至5个月再明确或调整发射任务的能力。

截至目前,长四火箭已实现所有一、二级产品和绝大部分三级产品在整个系列型号范围内通用。经统计,现阶段除专用产品外,通用产品、型号通用产品、构型产品占比达到97.4%,为迎接高强密度研制奠定了基础。就在去年,上海航天迎来抓总研制长征火箭的第100发任务,一年时间完成14次火箭发射任务,宣告上海航天进入“一年发十箭”的新时代。

“龙抬头”与“走出去”

“长征二号丁”火箭是上海航天另一型“金牌火箭”。

1990年,国家为研制发射可靠性高、经济性好的常规推进剂运载火箭,由国防科工委下发《关于长征二号丁运载火箭研制任务书的批复》,明确了长征二号丁的研制任务。上海航天在充分继承长征四号火箭的成熟技术基础上开始了长征二号丁的研制。两年后的1992年8月9日,长征二号丁首次发射返回式卫星即获成功。

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