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重大難題攻破!我國首次實現運載火箭整流罩帶傘降落

2021-07-22 由【】發表於 军事

微信公眾號“中國運載火箭技術研究院”7月21日消息,7月19日,長二丙遙四十九火箭在西昌衛星發射中心點火起飛,成功將遙感三十號10組3顆衛星送入預定軌道,發射任務取得圓滿成功。

與此前任務不同的是,本發任務還搭載瞭“基於降落傘的整流罩落區控制技術”,攻破瞭整流罩再入大氣層過程結構解體難題,首次實現我國運載火箭整流罩帶傘降落,為後續達成整流罩落區精確控制奠定瞭堅實基礎。

我國四個火箭發射場中有三個都在內陸地區,運載火箭殘骸不可避免會落到陸地上。隨著我國經濟不斷發展,火箭殘骸落區已經從人口稀少地區發展為人口和生產生活設施較為密集的地區,增大瞭每次火箭發射時的殘骸落區人員疏散壓力和殘骸對地面設施的破壞風險。加之近年來我國航天發射呈現出的高密度態勢,火箭殘骸落區安全性和疏散保障問題亟待解決,迫切需要研究運載火箭殘骸落區精確控制技術。

國內外運載火箭殘骸落區控制手段主要有柵格舵控制和降落傘控制兩種,前者主要用於火箭一子級再入返回落點控制,後者可用於助推器、一子級、整流罩的落點控制。國外在火箭殘骸落區控制或回收利用方面的典型代表是美國太空探索公司(SpaceX),該公司的火箭整流罩采用降落傘方式返回,網捕或海上打撈後翻修復用。

“基於降落傘的整流罩落區控制技術”是什麼

該項技術是在整流罩內加裝傘控電氣系統和降落傘系統,實時監測再入飛行狀態,待整流罩下落到一定高度並滿足開傘姿態條件時,打開減速傘進行第一級減速,再下降一定高度後,拋開減速傘打開翼傘,進行第二級減速的同時開展整流罩歸航控制,定點著陸在安全區域。

終極目標是將整流罩原有落區面積縮小80%以上,大幅提升落區安全性,極大地緩解落區疏散壓力。

火箭院長二丙火箭總體副主任設計師邢建偉介紹:自2018年起,研制團隊依托長二丙火箭發射任務,已經開展瞭多次飛行搭載試驗,獲取瞭整流罩再入過程動態特征、彈道參數、姿態特性、力熱環境等數據信息,為方案的不斷優化積累經驗,但是其中有一項難題,成為整個項目推進的“攔路虎”,即整流罩再入大氣層過程結構解體難題。

重大難題:如何避免整流罩再入大氣層過程中結構解體?

難點在於:高動態分析難、流固耦合機理難、結構改造難。

解決方法則是,與高校、研究中心聯合開展流固耦合作用機理研究;對可能的破壞位置,實施全覆蓋“定制版”結構加強;創新性提出高空開傘方案,與508所強強聯合,在整流罩解體之前打開減速傘,依靠減速傘的減速和穩定作用,避免結構破壞。

在長二丙遙四十九火箭飛行搭載試驗中,研制團隊采用瞭全新的整流罩結構加強方案、創新的高空開傘方案和改進的“歸燕三號”電氣系統,攻破瞭該項難題,首次實現我國運載火箭整流罩帶傘降落。

作為航天大國,中國的火箭設計師們一直在努力減小火箭發射對落區人民生產、生活的影響。目前,火箭院已經在基於柵格舵的一子級落區控制技術和基於降落傘的助推器落區控制技術上取得瞭卓越成就,結合整流罩落區控制技術,形成瞭對於運載火箭分離體落區控制的一整套解決方案。

預計明年,長二丙火箭研制團隊還將根據發射任務,繼續搭載驗證整流罩落區控制技術,開展配置減速傘和翼傘的全系統飛行試驗,真正實現整流罩落點精確控制,從根本上解決“落區之殤”。