长四乙火箭一子级实现“指哪落哪” 为重复使用火箭铺路

日期:11-03
长征四号

原标题:长四乙火箭一子级实现“指哪落哪”为重复使用火箭铺路

一子级栅格舵落区控制系统将极大改善和缓解落区安全环境,避免大规模人员疏散、生命财产损失和国际纠纷。

新京报快讯(记者倪伟)11月3日,我国长征四号乙火箭成功发射高分七号卫星,并搭载发射精致高分试验卫星、苏丹科学实验卫星一号、天仪十五号卫星等3颗卫星。

长四乙火箭一子级实现“指哪落哪” 为重复使用火箭铺路

11月3日,长征四号乙火箭成功发射高分七号卫星和3颗搭载卫星。中国航天科技集团有限公司八院供图

此次发射中,中国航天科技集团有限公司八院抓总研制的长征四号乙火箭,还实施了一项技术试验:基于栅格舵系统的一子级落区控制飞行演示验证。

通俗来说,就是在火箭一子级分离以后,让其受控回落在特定区域,避免对地面人员生命财产造成威胁。

据悉,此次栅格舵系统飞行试验的成功,将大幅改善落区安全环境,为后续垂直起降重复使用火箭的研制奠定基础。

准:火箭落区范围缩小85%

火箭发射升空后,没有在大气层充分烧毁的一子级残骸,会落回地面,降落的区域被称为落区。经过测算和规划,落区都位于人迹罕至的区域,以避免对人民生命财产造成威胁。

然而在以往的技术条件下,落区范围并不精确,一子级残骸落区范围可达方圆1900平方公里。为了保障人员安全,每次发射还需要动用大量人力、物力和财力,确保不威胁落区人民安全。

而且,曾经人烟稀少的内陆落区如今逐步发展成人口稠密区域,加之我国航天发射任务趋于高密度发展态势,使得落区环境安全需要被重新考量。

精确控制一子级落区的技术,显得尤为重要。

一子级栅格舵落区控制系统,便为此而生。形象地说,栅格舵就像给一子级装上一对“翅膀”,使一子级落区范围缩小85%以上。此举将极大改善和缓解落区安全环境,避免大规模人员疏散、生命财产损失和国际纠纷。

长四乙火箭一子级实现“指哪落哪” 为重复使用火箭铺路

长征四号乙火箭发射前竖立在塔架前。中国航天科技集团有限公司八院供图

轻:栅格舵重量为国内外平均水平1/3

据悉,此次飞行试验表明,八院栅格舵系统多项指标达到国内领先水平。

此次采用的栅格舵,是一种高效的新型气动稳定和控制舵面,具有很好的升力特性,紧贴箭体折叠安装,使用时再展开,不影响主任务飞行。

八院805所栅格舵研制团队突破了基于栅格舵的一子级气动特性研究、精确返回控制技术、热防护技术和低成本独立高集成度的电气综合系统四项关键技术。

以热防护为例,火箭一子级返回飞行过程中速度高达2300米/秒,栅格舵需承受上千度的高温和数吨的冲击力,如果防热措施不到位,将导致栅格舵在高温下损毁。

为了减少运载能力的损失,研制团队定下了轻量化的目标,在实现热防护的同时还要尽量减轻栅格舵的重量。为此,该团队选用不同材料进行了十几次防热护试验,攻克了舵面前缘热防护技术,栅格舵系统重量仅为当前国内外平均水平的1/3。

为重复使用火箭研制积累数据

八院805所栅格舵系统设计团队还研发出“耐热、轻质、坚固”可折展精准转动的栅格舵结构系统,低成本高集成度一体化电气系统和新模式独立测量系统。

其中,栅格舵测量系统与火箭其他系统独立,当一子级分离、开始返回飞行,测量系统便开始实时向地面发送图像、姿态、位置、速度、温度、压力等信息。科研队员根据数据实时监控一子级飞行情况,达到落区预报的功能。一子级坠地后,也可第一时间获知残骸的精确位置。

同时,大量返回段一子级箭体信息也是重要数据资源,为后续设计出尽可能轻量又保证强度的箭体结构,提供了有效的数据支撑,也为垂直起降重复使用火箭研制积累了数据。

新京报记者倪伟

编辑周博华校对郭利

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