易坊好文馆

  1. 首页 > 玩科技 >

技术|长六改发射前4小时全体工作人员撤离！首次无人值守完美亮相

3月29日下午 ， 距离我国首枚固体捆绑中型运载火箭长征六号改的首飞还有4小时 ， 在测控发射大厅里 ， 中国航天科技集团有限公司八院长六改试验队员正在有序推进火箭发射前的各项加注以及测试工作 。 与以往运载火箭发射不同 ， 此时 ， 前端塔架上所有操作人员早已安全撤离 。 火箭发射前的所有工作都通过测控发射大厅实现远程控制 。 这是长六改火箭无人值守技术带来的发射场景 。
技术|长六改发射前4小时全体工作人员撤离！首次无人值守完美亮相
文章图片

17时50分 ， 火箭点火指令发出 ， 火箭二级加泄连接器、整流罩连接器瞬时脱落 ， 火箭一飞冲天 ， 中国航天科技集团八院抓总研制的长征六号改运载火箭首飞任务圆满成功 ， 我国运载火箭首次无人值守技术完美亮相 。 这为我国运载火箭的发射新增了一层“生命安全保障” ， 使得我国运载火箭的智能化水平和安全性保证再上新台阶 。
“四大绝技”傍身
机械臂对接加注轻松自如
简单来说 ， 加泄连接器就是运载火箭在加注/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 ， 而长六改火箭打造的地面发射支持系统则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 。
这是一只“长了大脑和眼睛”的机械臂 。 比如在火箭加注前 ， 会因为载荷变化或风力的影响产生随机晃动 ， 那在火箭“随风摇曳”的状态下 ， 怎么才能让机械臂对得准呢？中国航天科技集团有限公司八院805所设计师历时4年攻关 ， 通过跨学科钻研 ， 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 。
技术|长六改发射前4小时全体工作人员撤离！首次无人值守完美亮相
文章图片

这是一只“温柔”的机械臂 。 由于加泄连接器与火箭上的加注阀门都采用金属材质 ， 稍许的磕碰就会产生划痕或金属碎屑 ， 从而影响管路的气密性 ， 因此在对接过程中要保证动作足够“轻柔” ， 实现精准对接 。 805所设计师综合运用6个自由度柔性连接的方式和基于导向容差结构的机械被动柔顺方式 ， 做到如试验队员现场操作一般 ， 实时调整用力方向 ， 让连接器温柔又精准地与箭上阀门对接 。
这是一只“会轻功”的机械臂 。 在推进剂加注的过程中 ， 随着推进剂加注量的增加 ， 火箭会出现箭体下沉的现象 ， 而机械臂的气动平衡技术 ， 会使得连接器和加注管路始终处于悬浮状态 ， 像是被一个会轻功的高人托举一般 ， “他强任他强 ， 清风拂山岗 。 ”无论火箭在风载作用与加注下沉时发生怎样的晃动 ， 加泄连接器都能做到如影随行 ， 避免加泄连接器对箭上接口产生牵制力 ， 造成泄漏现象 。
这是一只穿着特殊“保温服”的机械臂 。 一级液氧加注后 ， 连接器内残存的液氧温度为零下183℃ ， 在常规情况下连接器脱落后对接面会产生结霜、结冰的现象 。 但如果需要再次对接加注 ， 该怎么办？为了确保实现多次可靠对接 ， 设计师利用真空绝热的原理 ， 给连接器定制了一件“保温服” ， 同时采用氮气吹除保护技术 ， 降低环境中的水分含量 ， 从而有效保证了低温环境下加泄连接器再次对接时的可靠性 。
连得稳 分得开 回收快
零秒脱落安全可靠
长六改运载火箭的二级加泄连接器、卫星整流罩空调送风连接器均采用零秒脱落技术 ， 也就是在火箭起飞的瞬间连接器完成迅速脱落 。 这意味着高可靠的脱落分离对连接器来说至关重要 ， 如果分离不成功或分离时产生的力过大 ， 可能对箭体结构以及火箭的起飞姿态等造成严重影响 。
为了使加泄连接器在加注过程中、在火箭点火至起飞前恶劣的振动环境下保持与箭体接口可靠连接 ， 同时又保证在火箭起飞后与箭体接口的可靠分离 ， 设计师们在进行二级加泄连接器设计时采用骑搭结构 ， 该结构简单、对接容易、可靠性高 ， 能够让加泄连接器紧紧地抓住火箭；而在分离环节设计时 ， 则采用主动脱落、被动脱落等四重冗余脱落方案 ， 即便在脱落机构卡死、脱落供气失效等极端情况下 ， 二级加泄连接器依然能够实现安全可靠脱落 。
脱落成功后 ， 二级加泄连接器还有一个重要步骤 ， 那就是快速将连接器迅速收回至塔架 ， 避免因箭体起飞漂移或燃气气流影响 ， 造成连接器与箭体发生碰撞 。 为此 ， 长六改火箭设计了一套强制收回与捕获系统 ， 可以有效控制连接器脱落后的活动范围 。 据设计师介绍 ， 该系统具有力气大、接触柔的特点 。 “力气大”可以保证连接器脱落后将其快速收回至塔架 ， 防止随“风”飘动对火箭起飞造成影响；接触柔 ， 相当于给连接器配备了“缓冲防护垫” ， 减小回收的冲击力 ， 避免撞坏产品本身 。
中国航天科技集团有限公司八院长六改副总设计师张亮介绍 ， “零秒脱落技术的创新为我们型号的流程优化奠定了基础 ， 也是我们深化型号科研生产模式转型的一项重要举措 。 ”“结构简单、高可靠性的连接技术+多重冗余保障的分离方案+强制收回与捕获系统”配合 ， 确保了零秒脱落的万无一失 ， 为实现火箭射前4小时全体工作人员从发射塔架撤离提供了保障 ， 为新一代火箭迈向智能化发展提供了技术验证、奠定了坚实基础 。
【技术|长六改发射前4小时全体工作人员撤离！首次无人值守完美亮相】摄影：孙公明

    推荐阅读


    上一篇：成功|我国首型固体捆绑运载火箭长征六号改首飞成功 搭载发射两颗卫星

    下一篇：发射|长六改总指挥揭秘：火箭研制如何实现“从有到无”新蜕变