长三乙新技术发射中星11号：钛气瓶换为复合材料

http://www.frponline.com.cn/news/detail_99943_1.html

    执行此次中星11号卫星发射任务的长三乙火箭，作为长三甲系列火箭家族中的一员，历年来已经执行过多次发射任务，是一枚名副其实的“老火箭”了，相对来说，它的参数、状态、性能等各方面都相对成熟、稳定。

    然而，就是这样一枚“老火箭”，却在控制系统、发控系统、测量系统等几个分系统中出现了新的变化，中间还蕴含着火箭未来发展的新趋势。

惯组系统登台唱上“主角”

    2004年，从长三甲系列火箭首次采用主从冗余的控制系统后，“激光惯性测量组合”系统便一直作为平台系统的辅助，配合承担着火箭飞行过程中的控制、制导工作。

    而此次用来托举中星11号卫星升空的长三乙火箭，将火箭的控制系统来了个180度的大转变——惯组系统为主，平台为辅。就这样，惯组系统从此登台“唱主角”了。

    对于庞大、复杂的整个火箭系统来说，任何一点细小的更改都要经过反复、仔细的验证，此次对控制系统的更改也不例外。

    “其实从2004年首次采用‘平台加惯组’的复合控制系统后，两套控制系统在火箭飞行过程中都要运行，只是惯组系统并不真正控制火箭而已。”一院试验队控制系统副总师汪玲介绍说，“经过多年的监测、对比，我们认为惯组系统的可靠性、稳定性和精确性都已基本满足控制要求，也就是说，惯组系统已经具备了登台‘唱主角’的前提条件。”

    记者了解到，相对于使用了几十年的平台系统来说，惯组系统本身没有机械结构，它在可靠性方面也相对高一些。同时，在发射前的测试中，惯组系统也相对比较简单。

    正是由于惯组系统在上述这些方面的优势，使得惯组系统成为了未来运载火箭控制系统的一个发展趋势。汪玲还透露，长三甲系列火箭从现在开始，进入控制系统转变的过渡阶段，“算上这枚火箭，未来我们还有4枚火箭使用的是‘惯组为主、平台为辅’的控制系统。预计到2015年以后，长三甲系列所有的运载火箭都将使用双惯组制导控制系统。”



新材料气瓶为火箭减重

    除了控制系统的变化外，该枚火箭在气瓶的选择上也有新的变化。为了让火箭发动机的高压氦气供应更加可靠，让火箭发动机工作更加稳定，如何让气瓶装得更多成为火箭发控系统人员思考的问题。

    “经过反复论证，我们发现以碳纤维为主要承力件的复合材料气瓶能够满足要求。”一院试验队队员刘文川说，复合材料气瓶除了承压能力、疲劳寿命等性能指标满足使用要求外，还需要经受火箭振动环境和热环境的“考验”。

    试验中，复合材料气瓶顺利通过了震动试验，但在进行热辐射试验时，却出现了问题，由于复合材料属于非金属材料，在耐热方面达不到试验要求。

    但这并没有难倒设计人员，他们将隔热性能好、重量轻的镀铝薄膜包覆在气瓶上，成功地通过了热环境试验。由此，复合材料气瓶的方案得以通过。

    据了解，此前长三甲系列火箭使用的是3个20升的钛合金气瓶，此次执行任务的长三乙火箭使用的是2个40升的复合材料气瓶，能多装20升的高压氦气，因此给火箭发动机供气的可靠性更强。

    而在气瓶自身的重量方面，由于该复合材料大部分采用的是质量轻、强度高的碳纤维，相比钛合金材料，它的重量更轻。也就是说，在重量一样的情况下，复合材料的气瓶能够装得更多。

    “换成复合材料气瓶后，气瓶自身的总重量比原来钛合金气瓶减少了10公斤，在为火箭减重方面也有一定的贡献。”刘文川说，“正是由于复合材料气瓶的优势，因此在未来运载火箭上，复合材料气瓶的应用将会是一个必然的趋势。”

实时图像监测确保成功

    在测量系统方面，主要是根据其他分系统的变化，采取了一些适应性改变。实时图像监测的采用，算是此次火箭测量系统中比较新的变化了。

    “在火箭飞行期间的实时监测上，我们在火箭上加装了许多摄像头，采用实时图像监测的办法。”试验队相关人员告诉记者，通过实时图像，能够很直观地看到火箭飞行过程中的助推分离、一二级分离、二三级分离、抛整流罩、星箭分离等火箭飞行中的几个关键分离动作。



    同时，该火箭的设计人员针对出现过故障的薄弱环节和关系到成败的关键部位，安装了摄像头，实时监测它们在火箭飞行中的工作状况。“一旦出现问题，我们就能很直观地看见问题所在，这对于后续归零有相当大的帮助。”一位试验队员告诉记者。

    据介绍，这是长三甲系列火箭中，第二次正式采用实时图像监测。而此前对火箭飞行中的监测，主要通过一些具体的参数进行分析和判断。http://www.frponline.com.cn/news/detail_99943_1.html

    执行此次中星11号卫星发射任务的长三乙火箭，作为长三甲系列火箭家族中的一员，历年来已经执行过多次发射任务，是一枚名副其实的“老火箭”了，相对来说，它的参数、状态、性能等各方面都相对成熟、稳定。

    然而，就是这样一枚“老火箭”，却在控制系统、发控系统、测量系统等几个分系统中出现了新的变化，中间还蕴含着火箭未来发展的新趋势。

惯组系统登台唱上“主角”

    2004年，从长三甲系列火箭首次采用主从冗余的控制系统后，“激光惯性测量组合”系统便一直作为平台系统的辅助，配合承担着火箭飞行过程中的控制、制导工作。

    而此次用来托举中星11号卫星升空的长三乙火箭，将火箭的控制系统来了个180度的大转变——惯组系统为主，平台为辅。就这样，惯组系统从此登台“唱主角”了。

    对于庞大、复杂的整个火箭系统来说，任何一点细小的更改都要经过反复、仔细的验证，此次对控制系统的更改也不例外。

    “其实从2004年首次采用‘平台加惯组’的复合控制系统后，两套控制系统在火箭飞行过程中都要运行，只是惯组系统并不真正控制火箭而已。”一院试验队控制系统副总师汪玲介绍说，“经过多年的监测、对比，我们认为惯组系统的可靠性、稳定性和精确性都已基本满足控制要求，也就是说，惯组系统已经具备了登台‘唱主角’的前提条件。”

    记者了解到，相对于使用了几十年的平台系统来说，惯组系统本身没有机械结构，它在可靠性方面也相对高一些。同时，在发射前的测试中，惯组系统也相对比较简单。

    正是由于惯组系统在上述这些方面的优势，使得惯组系统成为了未来运载火箭控制系统的一个发展趋势。汪玲还透露，长三甲系列火箭从现在开始，进入控制系统转变的过渡阶段，“算上这枚火箭，未来我们还有4枚火箭使用的是‘惯组为主、平台为辅’的控制系统。预计到2015年以后，长三甲系列所有的运载火箭都将使用双惯组制导控制系统。”



新材料气瓶为火箭减重

    除了控制系统的变化外，该枚火箭在气瓶的选择上也有新的变化。为了让火箭发动机的高压氦气供应更加可靠，让火箭发动机工作更加稳定，如何让气瓶装得更多成为火箭发控系统人员思考的问题。

    “经过反复论证，我们发现以碳纤维为主要承力件的复合材料气瓶能够满足要求。”一院试验队队员刘文川说，复合材料气瓶除了承压能力、疲劳寿命等性能指标满足使用要求外，还需要经受火箭振动环境和热环境的“考验”。

    试验中，复合材料气瓶顺利通过了震动试验，但在进行热辐射试验时，却出现了问题，由于复合材料属于非金属材料，在耐热方面达不到试验要求。

    但这并没有难倒设计人员，他们将隔热性能好、重量轻的镀铝薄膜包覆在气瓶上，成功地通过了热环境试验。由此，复合材料气瓶的方案得以通过。

    据了解，此前长三甲系列火箭使用的是3个20升的钛合金气瓶，此次执行任务的长三乙火箭使用的是2个40升的复合材料气瓶，能多装20升的高压氦气，因此给火箭发动机供气的可靠性更强。

    而在气瓶自身的重量方面，由于该复合材料大部分采用的是质量轻、强度高的碳纤维，相比钛合金材料，它的重量更轻。也就是说，在重量一样的情况下，复合材料的气瓶能够装得更多。

    “换成复合材料气瓶后，气瓶自身的总重量比原来钛合金气瓶减少了10公斤，在为火箭减重方面也有一定的贡献。”刘文川说，“正是由于复合材料气瓶的优势，因此在未来运载火箭上，复合材料气瓶的应用将会是一个必然的趋势。”

实时图像监测确保成功

    在测量系统方面，主要是根据其他分系统的变化，采取了一些适应性改变。实时图像监测的采用，算是此次火箭测量系统中比较新的变化了。

    “在火箭飞行期间的实时监测上，我们在火箭上加装了许多摄像头，采用实时图像监测的办法。”试验队相关人员告诉记者，通过实时图像，能够很直观地看到火箭飞行过程中的助推分离、一二级分离、二三级分离、抛整流罩、星箭分离等火箭飞行中的几个关键分离动作。



    同时，该火箭的设计人员针对出现过故障的薄弱环节和关系到成败的关键部位，安装了摄像头，实时监测它们在火箭飞行中的工作状况。“一旦出现问题，我们就能很直观地看见问题所在，这对于后续归零有相当大的帮助。”一位试验队员告诉记者。

    据介绍，这是长三甲系列火箭中，第二次正式采用实时图像监测。而此前对火箭飞行中的监测，主要通过一些具体的参数进行分析和判断。