长征七号研发团队成员大多不满35岁 近半是博士


昨晚8时,我国新一代运载火箭长征七号在海南文昌航天发射场点火升空。图/新华社

昨晚,长征七号运载火箭首飞成功,这是长征系列运载火箭的第230次飞行。长征七号使用了哪些核心技术,如何“身临其境”地进行装配,又如何缩 短发射准备时间?此外,它的“大脑”如何运转,研发团队又包括哪些人?新京报记者就上述问题,采访了长征七号相关人员进行揭秘。

1 技术创新

11大技术 适应高热高湿高盐雾环境

据中国航天科技集团相关负责人介绍,长征七号采用了全新的液氧煤油发动机低温动力系统,研制期间攻克了包括助推器联合摇摆参与姿态控制技术、超 静定捆绑技术,适应沿海发射场高热、高湿、高盐雾的自然环境防护设计技术等11项重大关键技术,提升了火箭的性能,推动了火箭技术的进步。

另据介绍,长征七号的总体技术特点与难点有六新。

新动力。各级均采用新研的液氧煤油发动机及与之适应的新型低温增压输送系统,研制难度大。

新布局。助推器长度为现役运载火箭的2倍,采用三支点超静定捆绑方案。二级尾舱空间紧凑,通过采用二次分离,确保级间分离的可靠性。

新环境。新型动力系统及多发动机并联导致箭上和地面的力、热环境严酷;海南发射场高温、高湿、盐雾、浅层风及雷电等自然环境条件带来新挑战。

新结构。采用三维设计制造技术,打通从设计到制造的全三维流程。

新体制。使用新型总线控制,实现遥、外测一体化设计,采用天基测控,实现重要数据中继传输。

新测发。采用“新三垂”测发模式,转场过程中保持箭地的气、液、电连接状态不变,起飞段采用大流量喷水系统进行降温降噪。

2 火箭维修

虚拟技术 设计人员“身临其境”操作

利用“虚拟现实技术”,设计人员可“身临其境”装配火箭,有效确保关键零部件出现问题时,有安全可靠的维修方案。

目前,这种验证方法已在长征七号关键环节的仿真验证和试验中使用。

长征七号首飞前,要进行大量试验。其中一次动力系统试验时,设计人员发现需要更换管路。

而长征七号一级箭体装配时是水平摆放,在试车台上却是垂直摆放,二者操作流程完全不同。同时,管路附近关键仪器设备多,稍有不慎就会对其产生影响。为了快速更换管路,设计人员当晚就拿出了一套方案。

如何验证方案的合理性?设计人员把长征七号一级箭体用“虚拟现实技术”进行仿真,通过佩戴3D头盔显示器及位置跟踪设备,“身临其境”地验证维修方案是否合理;操作人员用同样的方式进行实景操作。

从方案的设计到验证,设计人员只用了不到1天的时间,方案非常完美。这使得在试车台上对长征七号一级箭体的管路进行更换时,可与其他工作同步开展,有力确保了试验进度不受影响。

“虽然电脑中可以实现三维模型的虚拟维修,但是不够真实,利用‘虚拟现实技术’,可以在虚拟环境中真实体验,得到验证。”中国航天科技集团一院设计人员赵博说,还要把这项技术应用在火箭发射场虚拟训练、发射场总装流程预演中,可有效确保火箭的可靠性。

3 发射准备

发射前仅一次对接 时间缩短3天

火箭在发射场进行的垂直总装、垂直测试、垂直转场,被称为“三垂模式”。据新华社报道,从垂直转场到成功发射,长征七号只用了84个小时,是我国目前发射占位最短的火箭。

据了解,长征七号采用“新三垂模式”,使火箭到达发射区后,三天左右即可执行发射任务,比现役采用“三垂模式”火箭缩短了3天。

设计人员介绍,现役火箭的前端测发控设备一般都是两套,一套在技术区、一套在发射区,而长征七号只有一套,安装在活动发射平台内。

一套前端测发控设备,外加气、液路通过活动发射平台上的脐带塔和摆杆与火箭连接,使长征七号在技术区和发射区的箭地连接关系能够很好地保持一致,从而精简了火箭垂直转场后,在发射区进行的气、液、电再次对接以及相应的测试工作。

现役火箭中采用“三垂模式”的仅有长二F火箭,其箭地连接工作在技术区和发射区要进行两次。而长征七号仅一次对接就成,状态的一致性更好,且前端地面测发控设备在技术区进行了充分测试,转至发射区后出现故障的概率更低,有效提高了发射的可靠性。

据了解,文昌发射场时而会有台风。目前,中国能提前4至5天确定台风登陆的具体地点。长征七号将射前准备时间缩短至3天左右,这样一来,在得知气象预报后就能决策火箭是否转场,避免转场后遇到恶劣天气再返回技术区的情况发生。

4 控制系统

全数字化控制火箭 国际领先

长征七号是为满足中国载人空间站工程发射货运飞船和未来载人运载火箭更新换代的需求,而研制的新一代高可靠、高安全的火箭,其控制系统非常关键,是运载火箭的“大脑”。如何让这个大脑变得智能、可靠,是控制系统团队长期思考的问题。

据介绍,中国航天科技集团一院长征七号控制系统团队共20人,除去项目主管,箭上控制系统4人,测发控系统4人,制导和控制系统5人,软件专业 4人,是一支专业水平过硬,技术素养超强的攻关型团队。系统研制的八年间,这支团队解决了多项技术难题,并在系统总线控制方面进行了大胆创新和实践。

长征七号控制系统采用基于多余度总线的全数字控制系统,智能化、信息化程度高,适应能力强,功能覆盖更广,具有易操作、快速发射的特点,可靠性、入轨精度等均达到国际领先水平。

此外,打造全数字化控制火箭、提升智能信息化测发水平是长征七号的“新一代特征”之一,也是控制系统团队在系统研制中突破的重要关键技术。

5 研发团队

总体设计团队年轻 博士近半

据了解,研发团队包括长征七号总体设计团队、长征七号测量系统团队等。其中,不满35岁的成员占据多数。

总体设计团队是一支年轻而具有战斗力的团队,80%以上不到35岁。大部分为近4年内入职的年轻员工,均为党员,学历为硕士以上,其中博士占46%。他们是新一代中型运载火箭的总体规划师,决定了火箭的“外貌”和“内涵”。

测量系统团队既有能力与经验齐备的博士、专家,也不乏活力四射、跟随长征七号一路成长起来的年轻设计师。该团队为全方位了解长征七号发射过程、感知火箭温度、测听火箭噪音提供“监听”、“监看”技术手段。

此外,增压输送系统研制团队,平均年龄30岁。箭体结构攻关团队,平均年龄32岁,成员大部分是硕士学历。数字化技术攻关与实施团队平均年龄不 到35岁,核心人员由结构、电气、软件等多个专业的硕士、博士组成。信息控制团队也是支年轻队伍,首次实现长七动力系统测发控的闭环控制,通过虚拟化冗余 重构、软硬件抗干扰及高精度时序控制等技术,保障火箭发射安全。

新京报记者 贾世煜


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