□本報(bào)記者 廉穎婷 

□本報(bào)通訊員 王偉童

12月9日，捷龍三號固體運(yùn)載火箭首飛取得圓滿成功。讓我們一起了解中國商業(yè)航天“國家隊(duì)”的新成員——捷龍三號使用的那些“黑科技”。

國內(nèi)固體運(yùn)載火箭包絡(luò)空間最大的整流罩

對于商業(yè)運(yùn)載火箭而言，在整流罩“安全、舒適”的前提下，還要擁有盡可能大的包絡(luò)空間，才能提高有效載荷的適應(yīng)性，搭載更多的“乘客”，進(jìn)而提高發(fā)射任務(wù)的適應(yīng)性和使用效率。

雖然捷龍三號火箭的整流罩借鑒了長征系列運(yùn)載火箭的成熟產(chǎn)品和技術(shù)，但在具體研制過程中對整流罩的分離方案、能源配置、具體結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，而且為了適應(yīng)從三級箭體2.0米直徑向3.35米直徑的過渡變化，重新設(shè)計(jì)了整流罩的倒錐段，以期獲得更好的氣動特性。這一系列變化都給具體的生產(chǎn)、試驗(yàn)帶來諸多的挑戰(zhàn)，需要一絲不茍地甄別處理。最終完成了“一箭14星”的發(fā)射的圓滿成功。

首次實(shí)現(xiàn)我國運(yùn)載火箭海上熱發(fā)射

今年11月，捷龍三號固體火箭在山東進(jìn)行海上首次飛行試驗(yàn)任務(wù)，在團(tuán)隊(duì)的共同努力下，海上熱發(fā)射技術(shù)從無到有，填補(bǔ)了一個(gè)個(gè)空白。

這項(xiàng)技術(shù)是世界性的難題，實(shí)現(xiàn)起來面臨多重挑戰(zhàn)：由于面臨復(fù)雜海況，故而存在火箭在起豎過程中出現(xiàn)偏載、火箭在垂直待發(fā)階段出現(xiàn)傾覆、火箭在飛行初期姿態(tài)不易控制等情況。

研制團(tuán)隊(duì)花費(fèi)半年時(shí)間參考了國外的海上發(fā)射技術(shù)，論證了多個(gè)總體技術(shù)方案，進(jìn)行了大量的仿真計(jì)算。他們創(chuàng)新采用多物理場耦合仿真技術(shù)、縮比試驗(yàn)技術(shù)和其他大量創(chuàng)新方法，突破了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)火箭在發(fā)射平臺內(nèi)的可控飛行，更從發(fā)射平臺兼容性、半實(shí)物系統(tǒng)仿真方法等維度開展工作，過程中檢查了核心產(chǎn)品中的200多種金屬原材料、3000多種電子元器件、15000多條關(guān)鍵承載焊縫、4萬多枚螺栓緊固件等，累計(jì)編寫了數(shù)千頁的各類分析報(bào)告。最終完成了中國固體運(yùn)載火箭從冷發(fā)射到熱發(fā)射的跨越。

國內(nèi)航天領(lǐng)域動力電壓最高機(jī)電伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)負(fù)責(zé)火箭飛行全過程的姿態(tài)穩(wěn)定和方向調(diào)整，可以理解為——“開”火箭的“司機(jī)”。

傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)多為電液伺服系統(tǒng)，主要靠液壓驅(qū)動來執(zhí)行動作，穩(wěn)定可靠，但生產(chǎn)周期較長，后期維護(hù)也較為復(fù)雜。而機(jī)電伺服系統(tǒng)可直接將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，生產(chǎn)周期縮短一半，對市場需求的響應(yīng)速度大幅提升。憑借先天“基因”優(yōu)勢，機(jī)電伺服系統(tǒng)逐漸成為航天發(fā)射領(lǐng)域的新寵。

為了匹配捷龍三號火箭快速履約的特點(diǎn)，研制團(tuán)隊(duì)將機(jī)電伺服系統(tǒng)全覆蓋式地應(yīng)用在火箭的一級、二級、三級、四級和滾控伺服系統(tǒng)，其中30kW產(chǎn)品為我國航天領(lǐng)域功率等級最高的機(jī)電伺服產(chǎn)品，工作電壓400V為目前國際航天領(lǐng)域機(jī)電伺服應(yīng)用的最高電壓體系，其綜合技術(shù)達(dá)到了國際先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先水平。

首次實(shí)現(xiàn)筆記本“一鍵式”發(fā)射

沒有復(fù)雜的測發(fā)設(shè)備，只有一臺筆記本電腦、一個(gè)鼠標(biāo)。隨著發(fā)射口令下達(dá)，鼠標(biāo)輕輕一點(diǎn)，捷龍三號火箭便從海上沖天而起。實(shí)現(xiàn)“一鍵式發(fā)射”要?dú)w功于研制團(tuán)隊(duì)打造的一體化測發(fā)指揮系統(tǒng)。

捷龍三號火箭地面測發(fā)系統(tǒng)采用一體化設(shè)計(jì)，前端發(fā)射船部署發(fā)射控制艙，后端保障船部署一體化指揮控制艙，兩艙之間采用無線通信方式，完成對火箭的測試發(fā)射控制。

研制團(tuán)隊(duì)用5臺筆記本電腦，就完成了火箭從測試到發(fā)射的所有環(huán)節(jié)的控制，包括流程的控制、數(shù)據(jù)的顯示、判斷和監(jiān)控以及對故障的實(shí)時(shí)診斷。  

呈現(xiàn)出來的越簡單，背后的工作越復(fù)雜。在軟件流程設(shè)計(jì)時(shí)，研制團(tuán)隊(duì)考慮了各種工況和工作模式，將希望實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)集成到軟件中，使其具備自主判斷和自主決策的能力。每出現(xiàn)一種新情況，研制團(tuán)隊(duì)都要考慮軟件是否能適應(yīng)新變化。在一輪輪修改、測試和調(diào)試中，一行行代碼、一個(gè)個(gè)指令讓軟件日趨完善，最終實(shí)現(xiàn)了火箭“一鍵式發(fā)射”。