速看:“神箭”送神舟!一文揭秘长征二号F系列运载火箭成功飞天的底气

2023-06-16 09:23:27
来源:中国知识产权报/中国知识产权资讯网

5月30日,由航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院抓总研制的长征二号F运载火箭在酒泉卫星发射中心点火升空,将载有3名航天员的神舟十六号载人飞船顺利送入预定轨道。这标志着中国空间站应用与发展阶段首次载人发射任务取得圆满成功。

作为大国重器,长征二号F系列运载火箭展现国之担当,执行了从神州一号飞船至今的所有载人飞船和目标飞行器的发射任务,发射成功率达到100%,被誉为“中国神箭”。用业内专家的话来说,“中国神箭”成功飞天的最大底气不仅来自于研发团队对生命的敬畏,还来自于他们对自主创新的一丝不苟。

给火箭上“双保险”


【资料图】

长征二号F运载火箭是1992年我国载人航天工程启动后,专为载人任务而研制的火箭。从1999年11月20日发射中国第一艘神舟飞船,到2003年10月15日中国首次发射载人航天飞行器将航天员杨利伟送入太空,圆了中华民族多年的“飞天梦”,再到5月30日将载有3名航天员的神舟十六号载人飞船顺利送入预定轨道,长征二号F运载火箭已经陪伴中国载人航天走过了31年,是名副其实的“金牌老将”。

载人航天运载火箭与其他运载火箭最大的不同在于“载人”。为了保证长征二号F运载火箭具备高质量、高安全、高可靠的特性,确保航天员的安全,研制团队在研制过程中,采用了多项新技术,解决了一系列技术难题。长征二号F运载火箭副总设计师刘烽介绍,以最近发射的火箭为例,共有20项技术状态变化。研制团队重点围绕冗余度提升和工艺改进,持续提升火箭的可靠性,同时继续推进箭上多个电气系统元器件国产化工作。

其中,影响火箭可靠性的主要是发动机、箭体结构和控制三大分系统。由于受技术工艺基础的制约,提高火箭可靠性指标的任务最终主要落到了控制分系统上。为此,研制团队首次在控制分系统上采用了双套惯性制导系统以及CPU计算机等冗余技术措施,给火箭上了“双保险”,大大提高了火箭的可靠性。

目前,长征二号F作为我国唯一一型载人火箭,持续提升可靠性、安全性、适应性始终是型号队伍的首要目标。“在5月30日这次发射任务中,火箭可靠性评估结果提升至0.9896,安全性评估结果达国际先进水平——0.99996。”长征二号F运载火箭总体主任设计师常武权介绍,通过不断消除薄弱环节,长征二号F运载火箭的可靠性和安全性逐年稳步提高。

0.99996是一个什么样的概念?用专家的话来说,这表明长征二号F运载火箭需要发射十万次,才会有4次逃逸失败,平均一万次发射,还不到一次逃逸失败的情况。在保障航天员安全方面,它比“万无一失”的水平还要高一些。

自主创新增底气

对于航天科技工业而言,创新既是航天人的主观选择,也是事业发展的客观必然。老一辈的载人航天人深谙:航天技术是花钱也买不来的,不走自主创新的道路就不可能有所发展。

在长征二号F运载火箭的研制中,逃逸系统是一个技术难关,本来考虑过成套引进,但对方不仅漫天要价,其所谓“转让”的技术也只是这项技术的皮毛。对此,中国载人航天工程首任总设计师王永志一挑剑眉,“我们中国航天人,零起步,自主创新!”

逃逸发动机进行第一次热试车试验时,刚过1.6秒,4个喷管的弯曲处就被烧穿了。此后不久,逃逸发动机改进后进行第二次热试车试验时,虽然喷管弯曲处没被烧穿,但其入口部分2厘米厚的绝热层仍被烧穿了。

通过不断改进设计和加工工艺,第五次热试车时终于取得成功,从而为逃逸塔的成功研发铺平了道路。研制团队针对不同时段统计总结出了310种火箭故障模式。经过艰苦细致的筛选、分析,针对发生概率最高的11种火箭故障模式进行了成千上万次的飞行仿真实验,最终确定了合理的判据,成功地解决了“该逃时不逃”和“不该逃时误逃”的难题。

知识产权“记账单”

由于保密的要求,中国航天人过去没有专著,没有论文,没有知识产权,没有个人专利,研制出来的火箭、卫星,也都永远属于国家的绝对机密。即使是在市场经济高度发展的今天,其他行业可以“一招鲜,吃遍天”,绝大多数航天人的工作性质却决定了他们只能埋头苦干、默默无闻,而他们一生唯一的荣誉就是国家荣誉。这也是诺贝尔物理学奖获得者杨振宁在得知好友邓稼先参与了“两弹一星”工作时不禁潸然泪下的原因所在。

长征二号F运载火箭首任总设计师刘竹生,在担任载人运载火箭总设计师期间,主持了长征二号F火箭的总体方案和技术设计,主持多项关键技术攻关,由于保密的要求,他没有个人专利。对于他来说,那托举着中国首艘载人飞船一冲九天的“神箭”,就是他最完美的成果。

即使在今天,许多在航天领域做出巨大创新和贡献的研发人员能够被公开的专利也是寥寥无几。长征二号F运载火箭总设计师容易,虽然名字叫容易,但她所取得的成绩并不“容易”。她曾参与了多型新一代运载火箭的论证与攻关工作。由于保密的要求,她在工作期间仅获得授权专利6件,作为发明人在审的专利申请6件。

一位在专利领域深耕多年的知识产权人员表示,长征二号F运载火箭的研发人员是载人航天工程一个显著的标志,是很多人心中的英雄。

太空探索无止境

每次在酒泉卫星发射中心执行发射任务,发射试验队都要组织瞻仰东风烈士陵园,那里有聂荣臻元帅墓和东风烈士纪念碑,以及长眠于此的六百多位献身于航天事业的革命烈士,他们平均年龄只有二十几岁。

一位年轻的总师深有感触地说:“相比那一辈航天人所作出的奉献和牺牲,我所做的实在显得微不足道。”新中国成立以来,广大航天人胸怀爱国之情,肩扛报国之责,艰苦创业,顽强拼搏,一次次刷新中国高度,取得了一系列辉煌成就,为国家发展作出了重大贡献,也彰显了自主创新的中国力量。

伴随着空间站转入常态化运营阶段,长征二号F运载火箭还将继续以每年两发的高频率执行发射任务,满足空间站应用与发展阶段的需求。常武权介绍,未来型号队伍会更注重精细化工作,不断突出可行性和前瞻性,让长征二号F运载火箭更好地面向未来,在精细中高质量成长,在精细中亮出新风采。

“神箭送神舟,银河任我游,拜访吴刚时,再饮庆功酒。”这是时任中国航天科技集团公司董事长许达哲写于神舟三号发射成功后。这句话如今还历历在目。

太空探索永无止境,航天攻关任重道远。只要坚持传承,继续奋斗,代代创新,一个繁荣富强的科技强国已喷薄欲出,指日可待。(本报记者 陈景秋)

(编辑:刘珊)

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