5月11日8时14分,文昌海滨万众瞩目,长征七号运载火箭呼啸升空,带着它的“专属乘客”天舟十号货运飞船再赴太空。
“长七火箭的使命从来没有变过,它就是中国空间站专属的‘货运专列’,每一次发射都关系着空间站的正常运转和航天员的在轨安全。”航天科技集团陈风雨在接受采访时表示。历经10次天舟发射任务,这款专属货运运载工具,搭建起一条稳定、高效、可靠的天地物流通道。
首次搭载“扁鹊”系统
进入常态化发射阶段后,火箭的总体方案、与工程各系统接口、发射场准备流程等方面无须再有大的调整。但是,研制团队用细微迭代打磨火箭的硬核实力,长七火箭的每一处小优化都在冲着更可靠、更高效的方向努力。
在状态稳中向好的基础上,本次任务中,长七火箭研制团队始终秉持精益求精的理念,累计完成15项技术优化改进,涵盖技术创新、可靠性升级、产能效益提升三大方向。
本次任务最引人关注的,便是首次搭载的故障诊断系统“扁鹊”系统。“顾名思义,‘扁鹊’系统就像是给火箭看病的‘专属医生’。”陈风雨形象地解释道,这套系统能够在轨独立检测发动机、控制系统的运行状态,精准识别潜在故障。
本次任务进行了“扁鹊”系统的搭载验证。未来,该系统真正应用后,将通过故障诊断、智能研判、自主纠错等方式,打破现在火箭只能按预设程序飞行的局限,实现在轨“边飞行、边诊断、边决策”。
除了新系统外,继续提升可靠性,是本次技术迭代的核心重点。“我们坚持举一反三、防患于未然。”陈风雨说。
长七火箭此次优化了二级伺服机构弹簧结构,调整气瓶高压充气流程,将3次高压充气简化为单次作业,用这些小变化提升火箭飞行可靠性,减少隐患“发病”的可能;部分管路连接的钎焊工艺改为法兰连接,通过拧紧力矩,增强连接结构的可靠性。
此外,长七火箭还同步开展中型运载火箭效率效益提升工作,如将推进剂输送管路由北京转至天津厂房生产,精简中转运输环节,有效缓解北京厂区生产压力。
多年来,长七火箭研制团队坚持勇挑重担、科学前瞻、周到全面、规范精细、严格务实,深耕空间站货运核心使命,持续探索新技术、新流程,兼顾技术、经济、质量、进度、安全全维度管理,恪守“做事有依据、过程守依据、完工留记录”的准则。
“风险防控最怕‘小改出大错’,必须严守标准、从严管控,确保每一处更改都稳妥无误。”陈风雨说。
抱团迭代、协同共进
长七火箭是我国中型运载火箭的基础型号,其“兄弟团”有长征七号改运载火箭、长征八号运载火箭等型号,长七火箭与长七改火箭这两型火箭,更是完全由同一研制团队、同一配套供应商体系打造。
兄弟型号间共享核心技术与通用模块,不断形成“抱团迭代、协同共进”的发展格局。
长七火箭自身发射频次不高,但依托同系列型号的飞行任务,不断“照镜子”完善状态,也有效提高了自身任务“出勤率”。
依托全系列火箭高密度量产、高频次发射的优势,不同型号火箭之间的飞行数据、故障隐患、整改经验双向互通,一旦某一型号暴露质量短板,同系列产品同步对标整改,在举一反三中化解共性风险。
同时,长七火箭搭载的YF-100、YF-115两款发动机,都历经了十多万秒地面试车考核,自身技术成熟度极高,又广泛应用于国内多款中型运载火箭。
“多型号批量应用、高密度飞行验证,能让隐患提前暴露、及时解决,实现‘越用越可靠、越飞越稳定’。”陈风雨解释。
“后续,长七系列火箭将进入月均一发的高密度发射节奏,每一发任务都是牵一发而动全身,环环相扣。”陈风雨介绍,此次发射不仅是长七系列火箭年度任务的开局之战,更是为后续高密度发射开好头的关键一役,也是持续提升火箭飞行可靠性的重要契机。
依靠“高标准底线设计、全流程充分试验验证、高密度发射持续发现薄弱点”,长七火箭将持续迭代,确保实现高成功率、零重大失误的目标。
“技术+经验”,造出更好的火箭
自长七火箭立项论证之初,数字化便已深植型号基因。
作为我国第一枚全数字化设计的火箭,在研制阶段,长七火箭研制团队依托全三维设计,在虚拟环境中提前完成箭体结构对接、机电接口匹配、发射设备适配等全流程验证。
以前传统火箭首次进场合练,常会出现上百项不协调问题,而长七火箭借助数字化仿真,提前排查了绝大部分隐患,大幅缩短了研制周期、节约了研制经费、提高了生产效益。这套数字化研制思维延续应用至今,在火箭研制中实现了数字仿真预判与真实工况落地的双向互补。
在这次气瓶检查操作中,为了确保每一个操作环节都安全可靠,研制队伍在完成数字化仿真的基础上,特意筛选了身形适配、经验丰富的操作人员,进行全舱段进舱作业、隐患核验等实操测试,并详细记录了作业路径、身体支撑方式、工装适配方案。
“这也说明,目前数字仿真技术主要覆盖标准化结构验证,针对火箭舱段空间狭小、人体作业姿态复杂等特殊场景,仍需依靠一线操作人员实地演练验证。”陈风雨说。
“故障原理深挖、隐性风险排查、工艺经验沉淀,这些都需要老专家求真务实、精益求精的工匠精神,这是人工智能无法替代的核心竞争力。”陈风雨感慨道。
当前来看,数字孪生技术正在火箭研制中快速发展应用。“未来,数字样机将不再局限于三维结构建模,会逐步延伸至产品功能、运行性能等全维度仿真。”陈风雨表示。
利用数字化技术,火箭研制人员将重点突破在轨故障快速诊断、自主纠错、弹道最优决策等核心能力,成熟应用后,将能有效挽救在轨故障火箭,创造巨大的工程价值与经济效益。
(顾航瑜)