長征八號首飛成功 長征火箭家族新成員登場

今天（12月22日）12時37分，長征八號運載火箭在文昌航天發(fā)射場點火升空，成功將5顆試驗衛(wèi)星送入預定軌道，發(fā)射取得圓滿成功，從此，我國長征系列運載火箭家族多了一個新成員！此次發(fā)射也是“十三五”我國新一代運載火箭發(fā)射任務的收官之戰(zhàn)。

 

 

聚焦商業(yè)航天發(fā)射

 

填補太陽同步軌道3-4.5噸空白

 

長征八號運載火箭是我國面向國際商業(yè)航天發(fā)射市場，研制的新一代中型運載火箭。當前，中低軌衛(wèi)星發(fā)射需求日益旺盛，而我國在發(fā)射3-4.5噸太陽同步軌道衛(wèi)星上，缺少適合的運載工具，長八火箭應運而生。它采用芯級捆綁2枚助推器構型，全長約50.3米，起飛質量約356噸，起飛推力約480噸，最高能將超過4.5噸的載荷送入700公里太陽同步軌道；如果省去2枚助推器，同樣軌道的運載能力達到了3噸級。作為新一代運載火箭，長八火箭采用了綠色環(huán)保液體推進劑。

 

 

長八火箭副總師吳義田介紹，“長八火箭是一枚性價比優(yōu)、易用性好、安全性高的火箭，它將成為國內外商業(yè)航天發(fā)射市場的生力軍和主力軍。”

 

創(chuàng)新研制模式

 

三年一箭打造“快八”

 

長八火箭遵循“模塊化、系列化、組合化”的發(fā)展思路，它的一級和助推器借鑒長征七號火箭芯一級和助推器，二級借鑒長征三號火箭三子級。

 

 

長八火箭副總指揮段保成說，長八火箭從立項到研制再到后續(xù)任務，突出一個“快”。“快”主要體現在三個方面，研制速度快、履約能力快、發(fā)射周期快。“長八火箭2017年5月立項，今年首飛，僅用了3年的時間，對于一個新型火箭來說，這個速度很快。”段保成介紹道，“客戶方提出任務需求，一年時間內，我們就能夠提供發(fā)射服務，在現役火箭中，這個速度也排在前列。”最后，長八火箭的發(fā)射周期快，“未來長八火箭的發(fā)射周期將縮短到10天。”

 

三大技術突破 開先河打根基

 

長八火箭是在現役火箭已有模塊的基礎上通過組合而開展設計，開創(chuàng)了我國火箭逆向設計的先河，研制隊伍創(chuàng)新了多項技術，特別是取得的“三大突破”，為我國未來火箭研制提供進一步的技術支撐。

 

突破一：采用模態(tài)綜合技術，是我國第一枚通過數學建模與仿真獲取全箭動特性參數的中大型液體火箭。

 

一直以來，我國新研制的火箭都會進行全箭模態(tài)試驗，用實物試驗獲取飛行中火箭的動特性參數。長八火箭是我國首個研制中沒有進行全箭模態(tài)試驗的中大型火箭。長八火箭總指揮肖耘說，“我們通過虛實結合仿真的模態(tài)綜合技術，解決了箭體特征頻率、振型等數據獲取的難題。”

 

沒有做全箭模態(tài)試驗，如何確保產品可靠性？長八火箭總師宋征宇介紹，我們采取了一系列創(chuàng)新的方法，通過不同團隊獨立的計算和比對，讓模型愈發(fā)地精細和準確；與此同時，提供給控制系統(tǒng)設計所用的模型參數偏差卻進一步加嚴。簡單地說，就是模型更精準，但偏差更加嚴，這中間的余量就是設計裕度和可靠性。通過這些措施，我們將技術風險大幅降低。

 

 

模態(tài)綜合技術的突破對我國火箭研制意義十分重大。曾有人提出，“是不是造多大的火箭，就要建多大的振動塔？”宋征宇說，長八火箭作為一個新型火箭，沒有建設專用的振動塔，也沒有生產樣品開展實物的振動試驗，而是將模態(tài)綜合技術真正用了起來，這為我國未來新型號火箭研發(fā)在提高效率、節(jié)約經費上積累了寶貴經驗。

 

突破二：主動識別系統(tǒng)干擾，是我國第一枚應用自抗擾主動減載技術的火箭。

 

長八火箭在結構特征上呈現出“大腦袋、細脖子”的特點，整流罩較大，火箭二級箭體相對來說結構強度較弱。長八火箭控制系統(tǒng)副總師胡海峰介紹，該火箭的“靜不穩(wěn)定系數”是我國現役火箭的3倍以上，對系統(tǒng)干擾更敏感，如果不能及時消除這些干擾，將會對二級箭體結構造成破壞。肖耘說，這就好比開車，側向風很容易將車吹翻，這時需要調整車頭，讓車頭迎著風的方向前進。

 

 

為此，研制隊伍采用了自抗擾主動減載技術，靜不穩(wěn)定度越大，在風干擾下箭體繞心運動的角速率越大。設計人員巧妙地利用了這一特征，通過自抗擾技術辨識干擾力矩并進行補償，取得了顯著效果。

 

宋征宇說，長八火箭發(fā)射成功，解決了我國薄壁結構的火箭在各種風況下飛行的適應性問題，為結構的輕質化設計和應用提供了保障，有助于進一步提高運載效率。

 

突破三：給發(fā)動機“掛油門”，是我國第一枚應用發(fā)動機節(jié)流技術的火箭。

 

所謂節(jié)流，肖耘有一個形象的解釋，就是給發(fā)動機掛上油門。以往發(fā)動機點火后，維持恒定的推力往上飛；現在當火箭飛入大風區(qū)時，我們把油門收回來，將火箭的飛行速度降下來。之所以這么做，是因為長八火箭一級飛行段的速度快，這就使得在大風區(qū)箭體結構承受的動壓大幅增大。宋征宇介紹，長八火箭的動壓必須減少一半，才能滿足飛行剖面的要求。為此，長八火箭首次在一級飛行段采用發(fā)動機節(jié)流技術，這為后續(xù)我國運載火箭的重復使用和牽制釋放奠定了基礎。

 

（央視記者 崔霞 李寧 李廈 黃瑋 陶嘉樹 吳天白 航天科技集團一院 王偉童 趙昉）