今天21时18分,中国文昌航天发射场,由中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院(以下简称火箭院)抓总研制的长征七号A遥五运载火箭(以下简称长七A火箭)点火升空,成功将中星1E卫星送入预定轨道。该卫星可为用户提供高质量通信广播电视服务。
据长七A火箭主任设计师魏远明介绍,此次发射任务中,在确保测试覆盖性的前提下,通过优化流程顺序、并行工作、合并测试等方法,将测发周期由32天缩减至26天,进一步提高了火箭发射效率,为火箭应对高密度常态化发射奠定了基础。
6天听起来不长,但对于火箭发射来说,每一项工作都是争分夺秒。测发周期每减少一天,在提高火箭发射效率上就向前迈进一大步。
随到随吊总装时间减3天
长七A火箭一进场,试验队队员就忙得热火朝天,大家正在将水平躺着的火箭竖立起来进行总装。在垂直总装及单元测试阶段,试验队通过改进总装模式,将总装时间缩短了3天。
魏远明介绍,作为全低温火箭,长七A火箭是目前我国模块数量最多的新一代火箭,由4个助推器、芯一级、芯二级和芯三级构成,部段较多且复杂。以前,队员们需等所有部段都准备齐备,再一鼓作气完成垂直总装。但火箭芯三级吊装要先完成火工品安装、氦检漏、喷管延伸段安装等多项工作,比助推器和一二级准备时间长。在这次任务中,团队将总装模式由“一气呵成”改为“随到随吊”,优化总装时间。
“现在,我们先吊装好助推器和芯一级、芯二级,在等待芯三级的过程中,插空进行助推器和芯二级的伺服机构安装工作,等芯三级具备条件,再进行吊装。加上仪器设备上箭安装等分系统测试前准备工作优化了1天,算下来,本阶段比以往的模式可以节省3天时间。”魏远明说。
合并同类项抢出两天时间
总装及单元测试后,火箭需要进行分系统匹配测试和总检查测试,验证其技术性能和可靠性,使其达到符合发射状态的要求。在这次任务中,团队将具备类似状态的测试进行了一次合并同类项,进一步缩短检测时间。
增补压测试是分系统动力系统测试的最后一项测试,紧接着就是进行第一次总检查测试。总检查测试和增补压测试都会运行模飞程序。“如果两者合并,是否就可以减少总检查测试的一部分工作?”想到这,队员们眼前一亮,但问题也随之而来,“合并后能否达到相同测试效果?”
经过研究分析,团队找出两个测试存在的差别,在增补压测试中加强了对测量系统的验证,让测试更全面,实现用更少的时间达到相同测试效果。
此外,团队将火箭控制系统和测量系统检测前的准备工作提前并行开展完成,缩减了分系统匹配测试周期。“通过这些措施,我们在分系统匹配测试和总检查测试阶段共节省了两天时间。”魏远明说。
串行变并行省下1天时间
在以往发射任务中,长七A火箭从转场加上在发射区的工作,一共需要4天时间。这次团队梳理流程,将测量系统的恢复和测试工作由串行改为并行,使转场与发射区工作缩减为3天,是目前发射区占位时间最短的液体火箭。
“串行变并行并不是什么新鲜措施,其难点在于如何能确定这些流程可以实现并行,且在工作过程中不受干扰。”魏远明说,“这对我们的风险识别、计划调度和现场操作都提出更高要求。”
细致梳理发射前的流程、“双想”提前识别风险、调度会及时调整进度、总装操作班前会进一步确定当天具体工作目标……团队采取一系列措施,保障流程改进后工作能顺利开展,降低风险。
“作为一型新火箭,前几次任务工作安排余量相对大一些,经历前几发任务的考验,我们对各项工作了解更加深入,操作更加熟练,因此对流程优化的协调性和适应性也有了更大信心。”魏远明说。
优化改进火箭技术设计
长七A火箭是我国新一代中型运载火箭的主力构型,是在长征七号运载火箭和长征三号甲系列运载火箭三子级基础上,通过组合化设计形成的高轨三级液体捆绑式运载火箭,地球同步转移轨道运载能力不低于7吨,填补了我国运载火箭地球同步转移轨道5.5至7吨运载能力的空白,可适配直径4.2米和3.7米两种整流罩,具备一箭一星和一箭双主星发射能力。
据魏远明介绍,本次执行任务的长七A火箭,采用整流罩直径4.2米的构型,全箭高度60.1米,与2021年3月12日发射的长征七号改遥二运载火箭的高度一致,是目前长征家族最高的火箭。
长七A火箭作为我国首型采用助推器与芯一级集束式分离技术的捆绑火箭,相比通常先分离助推器、再分离芯一级的方式,减少了一次分离环节,使火箭捆绑连杆结构更加简化。同时,集束式分离也减少了一个助推器落区,整个组合体都在一个落区内,更加有利于控制火箭残骸落区。
此次是长七A火箭第四次执行发射任务,火箭状态正在逐步固化,同时为进入高密度发射阶段提前准备。“型号队伍针对火箭技术设计进行了多项优化改进。”魏远明说。
不仅如此,根据高轨卫星整体发展态势,以及高轨卫星配置大尺寸天线的迫切需求,长七A火箭未来还将研制5.2米整流罩的新构型,进一步提高火箭的任务适应性。