荊木春談火箭的新特點(diǎn)：一枚全新火箭的誕生

時(shí)間：2011-09-30 12:03　　　來(lái)源：人民網(wǎng)

　　2011年，隨著(zhù)載人航天工程首次空間交會(huì )對接任務(wù)大幕的開(kāi)啟，有著(zhù)“神箭”之稱(chēng)的長(cháng)征二號F火箭又承擔起了新的歷史使命——助力天宮一號目標飛行器和神舟八號無(wú)人飛船的“太空相會(huì )”。

　　雖然仍被稱(chēng)作“長(cháng)二F”或被叫做改進(jìn)型“長(cháng)二F”，但火箭從外到內煥然一新，在運載能力和入軌精度上均有很大提高。用科研人員的話(huà)說(shuō)：“這完全是一枚全新的火箭”。

　　整流罩用上馮·卡門(mén)曲線(xiàn)

　　據中國航天科技集團公司一院火箭總設計師荊木春介紹，改進(jìn)型長(cháng)二F火箭具有發(fā)射目標飛行器和飛船的兩個(gè)狀態(tài)，運載能力分別為8.6噸和8.1噸，比傳統狀態(tài)的“長(cháng)二F”提高了0.6噸和0.1噸。由于目標飛行器不載人，發(fā)射這一狀態(tài)的長(cháng)二F火箭取消了逃逸塔裝置。

　　在發(fā)射“天宮一號”時(shí)，火箭外形上的最大變化是整流罩，不僅長(cháng)度由先前的10.7米增至12.7米，最大直徑也由先前的3.8米增至4.2米，而且頭部還采用了流線(xiàn)式的馮·卡門(mén)曲線(xiàn)。這也是最吸引公眾眼球的重大變化。

　　馮·卡門(mén)是美國工程理學(xué)大師、航天技術(shù)理論的開(kāi)拓者，也是我國航天之父錢(qián)學(xué)森的老師。馮·卡門(mén)曲線(xiàn)，便是基于他的研究成果而畫(huà)出的曲線(xiàn)。

　　“整流罩的增大加長(cháng)，與‘天宮一號’的體積密切相關(guān)�！�天宮一號’比神舟飛船的體積大�！鼻G木春說(shuō)，“整流罩頭部設計采用馮·卡門(mén)曲線(xiàn)的意義在于，更好的減小空氣阻力，減輕載荷影響�！�

　　然而，馮·卡門(mén)曲線(xiàn)整流罩的生產(chǎn)，卻并非如探囊取物般容易，具有很高的技術(shù)難度。荊木春解釋說(shuō)：“與以往不同，馮·卡門(mén)曲線(xiàn)頭部展開(kāi)之后并不是一個(gè)平面，涉及很多復雜的加工工藝以及材料成型的問(wèn)題�！�

　　“長(cháng)二F”研制團隊在進(jìn)行了一系列艱苦的工藝攻關(guān)、論證后，才最終將采用馮·卡門(mén)曲線(xiàn)的整流罩從理論變成現實(shí)。

　　除了整流罩的外形變化，火箭箭體結構系統的助推器的內部頂端形狀也發(fā)生了變化，由原來(lái)的橢球型變成錐形。荊木春表示：“這樣做可以承載更多推進(jìn)劑，使火箭的運載能力提高100多公斤。這對載人航天工程有著(zhù)不小的貢獻�！�

　　采用兩套慣組提高精度

　　任何一發(fā)火箭在點(diǎn)火升空之后之所以能夠按照預定軌跡飛行，并且最終能夠精確地將目標送入預定軌道，主要是靠火箭的控制系統來(lái)完成整個(gè)過(guò)程。

　　據荊木春介紹，改進(jìn)型長(cháng)二F火箭的控制系統是個(gè)全新的系統，從使用的方案、原理、具體設備、軟硬件等方面都與傳統狀態(tài)的“長(cháng)二F”發(fā)生了很大變化，相當于給火箭置換了一個(gè)全新的“大腦”。

　　這里不得不提一個(gè)專(zhuān)業(yè)詞匯——慣性測量組合，簡(jiǎn)稱(chēng)“慣組”。它是火箭控制系統的核心，是影響火箭入軌精度的關(guān)鍵部件。

　　和先前的長(cháng)二F火箭相比，改進(jìn)型長(cháng)二F火箭控制系統的一個(gè)重大更改是，取消原先的氣浮陀螺平臺，采用兩套慣組作為測量裝置。這樣一來(lái)，可以更好地滿(mǎn)足火箭在俯仰偏航方向上的機動(dòng)要求。

　　有了上述制導工具，改進(jìn)型長(cháng)二F火箭在制導方式上，首次使用了迭代制導技術(shù)。這些做法都是為了滿(mǎn)足交會(huì )對接任務(wù)對火箭入軌精度、軌道調整適應性和可靠性等多個(gè)方面的要求。

　　不過(guò)，首次交會(huì )對接任務(wù)對“天宮一號”的入軌精度并沒(méi)有很高要求，但對“神舟八號”的入軌精度要求很高。因此，工程研制人員選擇了兩套制導方案：當發(fā)射目標飛行器時(shí)，火箭僅采用攝動(dòng)制導；當發(fā)射飛船時(shí)，火箭采用“攝動(dòng)+迭代”組合制導。

　　當然，在多達170多項的火箭系統技術(shù)變化中，重要變化遠不止這幾項。長(cháng)二F火箭研制團隊還對動(dòng)力系統、遙測系統和故障檢測系統等采取了一系列措施，不斷提高火箭的可靠性，而這是個(gè)永恒、無(wú)止境的過(guò)程。（中國航天報社記者 索阿娣 李冠礁）

編輯:陳寧