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您当前的位置:首页 > 新闻 > 企业新闻 航天六院打造智能健康“芯”助力长六改首飞开创固液跨界合作先河
2022-03-30 09:12:46来源:陕工网
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  陕工网讯 2022年3月29日,搭载着“浦江二号”和“天鲲二号”卫星的长征六号改运载火箭,在山西太原卫星发射中心成功发射,顺利将两颗卫星送入预定轨道。作为我国首款固液结合的新一代运载火箭,长征六号改充分利用固体动力推力大、时间短,液体动力推力稳、比冲高的特点,采用两级半构型,液体芯级捆绑四枚固体助推器,使固、液体动力实现我国航天史上的首次“跨界合作”,开创我国新一代运载火箭固液结合的先河。

  航天科技集团六院为长征六号改运载火箭配套了芯一级、芯二级动力系统及一套辅助动力系统,为浦江二号卫星提供空间推进系统。作为我国中型运载火箭构型的全新组合模式,其首飞成功,拓展了液氧煤油发动机和辅助动力系统型号应用的场景,为我国新一代运载火箭系列型谱拓展奠定了坚实的技术基础。

  固液结合 刷新历史再添新功

  长征六号改运载火箭是在新一代火箭首飞成功基础上,充分继承已有技术而进行研制,采用模块化、组合化、系列化设计,通过不同数量固体助推器和液体芯级组合形成合理运载能力台阶、性价比较高的运载火箭系列。其采用两级半构型,芯一级动力系统直径3.35米,由两台120吨级推力的液氧煤油发动机并联组成,采用氧自生增压方案为火箭氧贮箱提供增压介质;芯二级动力系统直径3.35米,配置了一台推力为18吨的液氧煤油发动机,发动机单次飞行工作时间突破500秒;辅助动力YF-86A辅助动力系统系统由18台推力为200牛和40牛的姿态控制发动机组成,在飞行过程中为火箭二级提供滚动力矩,同时在卫星分离前提供俯仰、偏航和滚动冲量,确保卫星更高精度入轨。火箭芯一级四周捆绑了4枚推力为120吨的固体火箭,全箭总长约50米,全箭起飞重量约530吨,700公里太阳同步轨道运载能力不小于4吨,可执行太阳同步轨道、低轨、中轨等多种轨道的发射任务,支持单星发射、多星发射、星座的组网和补网发射,将有效保证我国未来较长时期内重型载荷的按需、按时发射。

  首次创新 健康诊断力保成功

  本次长征六号改运载火箭的成功发射,首次实现了我国在运载火箭上应用健康诊断系统这一创新技术,即芯一级液体发动机预先点火启动工作,通过发动机参数进行发动机工作状态诊断,若液体发动机工作正常则固体助推发动机点火,火箭起飞,否则液体发动机将紧急关闭,保证箭体、卫星载荷及发射场地面设施的安全。为适应火箭起飞前健康诊断需求和高可靠性要求,航天六院科研团队参考地面研制试车应用成熟的故障诊断方案和策略,制定了发动机飞行健康诊断系统方案,并针对参与诊断的电气系统产品开展了专项可靠性增长提升工作,从而满足了严苛的可靠性指标要求,为火箭安全可靠起飞“把好脉搏”。

  反复验证 适应挑战完美适配

  相比其它在役运载火箭型号,本次长征六号改运载火箭首次采用固液捆绑方式,受固体火箭发动机热流影响,芯一级液体发动机底部热流条件超出了以往型号要求,同时固体分离侧推火箭冲击热流对芯一级发动机防热裙下部喷管产生附加热流,使得喷管遭遇严酷的热工作环境。针对此问题,根据火箭芯一级发动机底部热流条件和固体分离侧推火箭冲击热流条件,航天六院科研团队联合国内相关领域优势单位,对芯一级发动机在飞行过程中的结构热适应性进行了专题仿真分析和复核复算,并利用试片完成火箭分离喷流试验考核,多角度确认了芯一级发动机可以适应该热环境条件,助力固体液体发动机的首次“跨界合作”默契满分。

  此外,为满足长征六号改运载火箭动力需求,根据总体任务需求和指标要求,在充分继承成熟产品的基础上,航天六院科研团队开展了多项工作条件适应性分析确认和评估工作——通用双机机架适应性分析和强度校核、发动机工作时间延长下的吹除适应性和可靠性评估、高过载下的入口压力适应性分析、二级发动机蒸发器性能提升等等。并且通过新研低温自密封免拆保护组件,满足了火箭液氧加注无人值守需求。

  精益求精 稳妥可靠不留隐患

  为全力护航本次发射任务,航天六院院领导和各级机关高度重视,部署和安排了全流程复查确认和风险管控要求。

  针对新技术多、新产品多的特点,航天六院研制团队从“人、机、料、法、环、测”等各要素入手开展了严密的生产准备状态检查。严格按照质量控制程序文件要求,开展组合件、整机质量验收评审,确保发动机技术状态正确,生产过程质量受控。通过采用细致、科学的装配方案和秉承“一次性就装好”的宗旨,高品质、高效率地完成发动机装配任务。

  长征六号改火箭发动机研制生产过程中,六院研制团队规划了数字化建设总体思路,围绕工艺、生产、质量、资源四大核心业务,搭建了以TC、MES、ERP为主要信息系统的科研生产数字化框架。依托TC平台建设,通过编制结构化的工艺规程,明确每道工序工步内容,自动录入质量参数,为现场制造执行系统(MES)提供数据源头。同时,车间现场计划人员应用制造执行系统,依据规程自动生成电子产品质量跟踪卡,一线操作者再按照约束性流程逐步完成产品装配和质量参数实测值的现场随源录入。通过一系列精益求精的措施与保障,确保交付飞行产品质量稳妥可靠。

  与此同时,航天六院试验团队在交付火箭总体前对火箭上使用的芯一级、芯二级液氧煤油发动机开展了工艺检定试车,真实模拟发动机工作状态,对发动机的装配质量和工作性能进行考核验证,获得了发动机工作特性和性能参数,有力保障了发动机装箭后的飞行可靠性。

  长征六号改运载火箭的成功首飞,实现了我国固液捆绑等一系列技术新突破,推动我国新一代运载火箭迈向更高效、更智能、更安全,为我国新一代运载火箭的创新发展奠定了坚实基础。此次任务是我国长征系列运载火箭的第412次发射,也是航天六院人在“一定要赶上和超过世界先进水平”的“院魂”指引下,在液体动力支撑航天强国建设征程上筑起的又一座历史丰碑。(朱怡蓝)




责任编辑:胡睿琳

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