中国首个空间实验室“天宫一号”即将于9月29日晚发射,负责“天宫一号”运载火箭研发的中国运载火箭技术研究院702所技术副所长王梦魁29日下午接受环球网记者专访。这位在长征二号FT1火箭研发团队K 担任核心成员及火箭可靠性“裁判”的专家告诉我们,长二F火箭为适应“天宫一号”的体积、重量、入轨精度进行了四大技术创新,目前该火箭的可靠性已在满分为1的前提下达到了0.97,一些单机可靠性达0.99999。此外,他还介绍说,随着中国越来越多的行业脱离仿造、开始自主创新,原本用于提高火箭可靠性的技术及制度已经进行多个民用行业,如汽车,高铁、核电等。
问题:此次用于“天宫一号”发射的FT1火箭与此前用于发射其它飞船的火箭相比,做了些哪技术上的调整和创新?
答:整个FT1火箭是继承了此前发射神一到神六的经验,针对“天宫一号”的特殊情况,做了一些改进。比如我们以前发射的飞船员都是8吨,这次“天宫一号”是8.6吨,重量要求大了,而且它的轮廓、尺寸与神舟飞船都不一样。为了适应这些变化,做了4项技术上的改进和提高。
第一,为适应天宫一号的尺寸大,火箭在飞行中减少阻力用的整流罩,也叫风罩发生了变化。它的直径从3.8米变成4.2米,长度从10.7米变成12.7米。尺寸大了之后,我们还采用了新型的冯卡门整流罩,这是按著名流体力学专家冯卡门提出的冯卡门曲线制造的,阻力比较少。
此外,由整流罩变化带来的一些设计、生产、实验的一系列问题也已完满解决了。
第二,为适应“天宫一号”重量加大,我们必须提高火箭的运载能力,因此在火箭的助推器氧化剂箱中增加了推进剂。这可以增加火箭的推力。
第三,由于“天宫一号”随后要与神八进行交会对接,为了提高它的入轨精度,我们采用了新的制导方案,取消了传统的制导平台,采用了双节连的惯阻,然后利用一些计算的手段,减少误差。我们还采取了叠带制导的方法,也是减少了误差。这些都为后面的交会对接创造了条件。
第四,可靠性。火箭发射毕竟是有风险的,我们这次的可靠性保障主要是通过在多个关键器件上提高了容余,通俗来讲就是做个备份。像测试火箭运动的组件,我们叫惯阻,这是火箭的大脑,它要出了问题就非常危险。我们这次采用了双惯组,一个出了问题,另一个仍然能飞。在控制系统上,我们在地面上有计算机,在火箭上也有计算机。还有一个故障检测系统,也是有两套。所有这些都是为了“克服单点”,就是避免一个点出问题、全盘出问题。
问:火箭发射是存在风险的。尤其是这些“天宫一号”做出了很多技术上的创新,它对于可靠性的要求又更高了。请问我们是如何来保证火箭的可靠性的?
答:虽然火箭工作时间短,但工作环境非常恶劣。可靠性,是指考虑到这个环境后,使所有仪器设备及各种系统,都做出适应的反应。我们702所的大部分工作就是提高可靠性。“天宫一号”的火箭在2006年敲定方案后,就明确了几个改进点。因此,我们在以前数据的基础上,做了不同的实验。有些是新设计的,有的是继承的。
总体而言,我们现在的可靠性指标要求是0.97,1是完全可靠。这是一个整体的指标,我们再把它分解各个系统,从系统再分解到各个单机。有的单机的可靠性能达到0.99999。这些对设计提出很多要求,因此我们会通过各种办法来满足。比如,我们要做大量的验证实验。就是说产品出来后,我们会把温度、高低温的循环、振动条件等,要按实际飞行的标准的几倍甚至几十倍来进行试验。这样考核合格,才确认设计达到要求。在可靠性方面,FT1火箭也是在役火箭里做得最系统,也是最全面。
问:在您参与此次火箭的研发、改造过程中,有什么想法及感触能与我们分享一下吗?
签:我们是整个火箭保障的环节之一,主要做可靠性验证,在火箭研制过程中是一个裁判,会使整个过程更加公正。比如普通工厂会有质检员,它是独立于车间的。我们也一样。在对设计进行可靠性验证的过程中,如果我们发现问题,一定会记录在案,甚至是“归零”,这是研发部门无法干涉的。
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