捷龙三号火箭使用的那些“黑科技”

□本报记者 廉颖婷 

□本报通讯员 王伟童

12月9日，捷龙三号固体运载火箭首飞取得圆满成功。让我们一起了解中国商业航天“国家队”的新成员——捷龙三号使用的那些“黑科技”。

国内固体运载火箭包络空间最大的整流罩

对于商业运载火箭而言，在整流罩“安全、舒适”的前提下，还要拥有尽可能大的包络空间，才能提高有效载荷的适应性，搭载更多的“乘客”，进而提高发射任务的适应性和使用效率。

虽然捷龙三号火箭的整流罩借鉴了长征系列运载火箭的成熟产品和技术，但在具体研制过程中对整流罩的分离方案、能源配置、具体结构都进行了重新设计，而且为了适应从三级箭体2.0米直径向3.35米直径的过渡变化，重新设计了整流罩的倒锥段，以期获得更好的气动特性。这一系列变化都给具体的生产、试验带来诸多的挑战，需要一丝不苟地甄别处理。最终完成了“一箭14星”的发射的圆满成功。

首次实现我国运载火箭海上热发射

今年11月，捷龙三号固体火箭在山东进行海上首次飞行试验任务，在团队的共同努力下，海上热发射技术从无到有，填补了一个个空白。

这项技术是世界性的难题，实现起来面临多重挑战：由于面临复杂海况，故而存在火箭在起竖过程中出现偏载、火箭在垂直待发阶段出现倾覆、火箭在飞行初期姿态不易控制等情况。

研制团队花费半年时间参考了国外的海上发射技术，论证了多个总体技术方案，进行了大量的仿真计算。他们创新采用多物理场耦合仿真技术、缩比试验技术和其他大量创新方法，突破了多项关键技术，实现火箭在发射平台内的可控飞行，更从发射平台兼容性、半实物系统仿真方法等维度开展工作，过程中检查了核心产品中的200多种金属原材料、3000多种电子元器件、15000多条关键承载焊缝、4万多枚螺栓紧固件等，累计编写了数千页的各类分析报告。最终完成了中国固体运载火箭从冷发射到热发射的跨越。

国内航天领域动力电压最高机电伺服系统

伺服系统负责火箭飞行全过程的姿态稳定和方向调整，可以理解为——“开”火箭的“司机”。

传统伺服系统多为电液伺服系统，主要靠液压驱动来执行动作，稳定可靠，但生产周期较长，后期维护也较为复杂。而机电伺服系统可直接将电能转化为机械能，生产周期缩短一半，对市场需求的响应速度大幅提升。凭借先天“基因”优势，机电伺服系统逐渐成为航天发射领域的新宠。

为了匹配捷龙三号火箭快速履约的特点，研制团队将机电伺服系统全覆盖式地应用在火箭的一级、二级、三级、四级和滚控伺服系统，其中30kW产品为我国航天领域功率等级最高的机电伺服产品，工作电压400V为目前国际航天领域机电伺服应用的最高电压体系，其综合技术达到了国际先进、国内领先水平。

首次实现笔记本“一键式”发射

没有复杂的测发设备，只有一台笔记本电脑、一个鼠标。随着发射口令下达，鼠标轻轻一点，捷龙三号火箭便从海上冲天而起。实现“一键式发射”要归功于研制团队打造的一体化测发指挥系统。

捷龙三号火箭地面测发系统采用一体化设计，前端发射船部署发射控制舱，后端保障船部署一体化指挥控制舱，两舱之间采用无线通信方式，完成对火箭的测试发射控制。

研制团队用5台笔记本电脑，就完成了火箭从测试到发射的所有环节的控制，包括流程的控制、数据的显示、判断和监控以及对故障的实时诊断。  

呈现出来的越简单，背后的工作越复杂。在软件流程设计时，研制团队考虑了各种工况和工作模式，将希望实现的目标集成到软件中，使其具备自主判断和自主决策的能力。每出现一种新情况，研制团队都要考虑软件是否能适应新变化。在一轮轮修改、测试和调试中，一行行代码、一个个指令让软件日趋完善，最终实现了火箭“一键式发射”。