新华社酒泉9月24日电(记者张汨汨、白瑞雪)托举神舟七号飞船上天的长征二号F型火箭,与三年前送“神六”上天的那枚相比有什么不同?
载人航天工程运载火箭系统总指挥刘宇介绍说,用于这次发射的火箭在技术状态原则上保持不变,针对提高可靠性和舒适性做了局部改进,有36项技术改动,可靠性评估值从原来的0.97提升到0.98,航天员安全性指标达到0.997,乘坐的舒适性也得到了进一步改善。
“36项改动中,两项技术攻关尤其需要我们来关注。”刘宇说。一项是在火箭助推器内安装了“变能蓄压器”,目的是逐步降低火箭上升过程中的振动,令航天员乘坐起来更舒适。一项是把二级尾舱增压系统的导管材料由铝合金换成了不锈钢,进一步提升火箭的可靠性。
此外,作为新出台的电子元器件国家军用标准的第一个“用户”,这枚火箭上所有相关的电子元器件,都按照新标准进行了重新订制,新标准下的元器件可靠性大大提高。
为获得必要的图像分析资料,研制人员除了继续保留“神六”时在火箭外部、在整流罩里安装摄像头外,又在火箭的二级尾舱里加装了第三只摄像头,能够对主发动机、游机以及机舱热环境进行监测,为后续改进工作提供分析依据。
新华社酒泉9月24日电(记者张汨汨、李宣良)虽然都叫“长征二号F型运载火箭”,但与发射神六的那枚相比,担负神舟七号飞船发射任务的这枚火箭做了36项技术改动,其中的两个技术攻关尤其需要我们来关注。载人航天工程运载火箭系统的副总设计师张智就这两大亮点向记者做了详细解释。
“这两处改动可以用两个词来概括,一个是‘加气囊’,一个是‘铝改钢’。”张智说。
所谓“气囊”,其实是在火箭助推器内新安装的一套“变能蓄压器”。这一改动,是为了进一步解决火箭上升过程中的共振问题。
神舟五号航天员杨利伟凯旋后,曾透露出这样一个信息:在火箭升空110秒时,他感受到强烈的振动,此现状大约持续了20秒——火箭发射时必然会有振动,但如果航天员感到强烈不适,则说明产生了共振现象,把正常的振动放大了。
神舟六号成功消除了大部分共振现象,但问题还没有完全解决。
“虽然神六的两位航天员没有感到有特别的不适,但我们事后分析遥测数据,发现火箭起飞126秒后还是出现了逐渐增大的振动。如果这样的一个问题不解决,神七上的航天员有可能产生像杨利伟那样的感觉。”张智说。
这次的共振发生在助推器上,研制人员决定用安装蓄压器的方法来降低振动频率。
“你在水壶里放一个气球,壶里水振动的频率就会低很多,蓄压器利用的就是这个原理,它像一个大气囊,能够把助推器里液体的共振给‘吸’掉。”
而火箭在不同的飞行阶段,助推器振动的频率是不一样的,蓄压器“吸振”的能力必须随助推器振动频率的变化而变化。这样,技术人员就想出了安装“变能蓄压器”的招数。
“变能蓄压器”其实是两个容积约1.2升的金属膜盒,就像在助推器的管腔里放了两个气囊。火箭上升的前72秒,一个“气囊”工作,从第72秒开始,两个“气囊”连通共同工作,逐步降低振动频率。
“这道理听起来简单,但蓄压器容积多大?安装在什么位置?从第几秒开始工作?这都需要大量的分析测试。”张智说,他们列出了一个超级复杂的微分方程组,仅未知数就有126个。
经过反复的试验测试,变能蓄压器“吸振”的效果很出色。“神七航天员乘坐火箭时感觉会更舒适。”张智说。
火箭的第二个亮点是“铝改钢”,就是将二级增压管路的材质由铝合金换成了不锈钢,目的是解决这一部位在高温环境下漏气的问题。
“‘神六’成功发射后,我们观察遥测数据,发现火箭飞行第415秒时,二级轨舱的温度传感器、热流传感器指数有轻微的下降。”张智说。
当时发动机工作得好好的,热源没有消失,为什么温度会下降呢?张智他们没忽略这个细小的疑点,做了大量检测和细致的对比实验,最后找到是二级增压管路发生了漏气。
漏气点在哪里?管路没有缺损,密封圈也十分严密,研制人员最后得出结论,是制作二级增压管路的铝合金耐受不住火箭飞行时的高温而轻微漏气。于是,他们就用耐高温的不锈钢替代了铝合金。
这么一改,整个装置的重量增加了18公斤,也就是说,火箭的运载能力减少了18公斤。“用18公斤来换火箭的可靠性,我们觉得还是值得的。”张智说。
张智介绍,“神七”任务是长征火箭“铝改钢”后的第一次飞行,今后,长征系列的其他运载火箭也会沿用这一创新性的修改。
新华社酒泉9月24日电(记者张汨汨、李宣良)载人航天工程火箭系统总指挥荆木春在接受记者正常采访时透露,担负神舟七号飞船发射任务的长征二号F型火箭,在发射前的评估测试中,可靠性评估值达到了0.98。这说明长二F火箭的可靠性水平有了进一步提高。
荆木春介绍,载人航天工程在立项研制时,要求火箭的可靠性指标要达到0.97,安全性指标要达到0.997。作为中国火箭家族中最重、最长的成员,长二F火箭同时也是中国航天史上技术最复杂、可靠性安全性指标最高的火箭。
用通俗的线.997的安全性,是指火箭出现1000次问题里,可能有3次会危及航天员的生命安全。
每一发火箭飞行前,技术人员都要对全箭进行定量评估。“担负‘神七’任务的这枚长征二号F型火箭,可靠性评估值达到了0.9807,比0.97的要求提高了0.01还多,也就是说100次发射中,火箭也许会出现问题的几率不超过2次。”荆木春说。
“3年来,通过‘神六’发射,通过自身复查,通过其他型号火箭的相关经验,我们得知了一些原来设计中没有认识到的问题,对新一发长二F火箭做了36项改进。同时,随着发射次数的增多,飞行参数也积累得慢慢的变多,可靠性指标评定的结果也会得到相应的提高。”火箭系统副总设计师宋征宇说。
一直以来,火箭对可靠性的设计的基本要求都是所有航天系统中最高的。
“其他飞行器,比如卫星,飞行时如果出现故障,有一定的时间来做调整,地面人员也可以人工参与。但火箭不行,它的实时性要求非常高,若发生故障,必须在几百毫秒内实施故障隔离,进行系统重组。”宋征宇说。
而发射载人飞船的火箭又比载物火箭的可靠性要求更高。
“所以,我们专门为火箭研制了故障检测处理系统和逃逸系统。”宋征宇说,火箭能够自检测、自诊断,如果出现故障,逃逸系统会自动带飞船离开箭体,从而保障航天员的安全。
长征二号F型火箭还研制了全冗余的控制管理系统,实现“双备份、双保险”,其中多项技术达到国际先进水平。
新华社酒泉9月24日电(记者张汨汨、樊永强)发射神六的火箭安装了两只摄像头,3年前的“船箭分离现场直播”给国人留下了深刻印象。而如今,担任神舟七号飞船发射任务的长征二号F型火箭加装了第三只摄像头,长征火箭从此有了“第三只眼”。
“单说‘摄像头’还不全面,应该叫做图像实时测量系统。”载人航天工程运载火箭系统副总设计师张智介绍说。
图像实时测量系统可提供火箭部分工作的实时画面,从而更加准确地观测和判断火箭状态,比遥测数据更直观、更精确。
这一次,除了继续在火箭外部、在整流罩里安装摄像头外,研制人员又在火箭的二级尾舱里加装了第三只摄像头。
“目的有四个:一是能看到主发动机工作情况,二是能看到4个游机的摆动情况,三是能监测到二级尾舱里的热环境,四是,我们把二级增压管路做了‘铝改钢’的技术改进,效果如何,用摄像头能看见。”张智说。
二级尾舱里有5个发动机,温度高,振动大,亮度强,“第三只眼”的工作环境十分恶劣。研制人员对整个机身做了防热和抗振的保护,用抗高温的石英玻璃片做镜头,又装配了能够随亮度自动调整的滤光片,从而更好地拍摄尾舱里的火焰。
“第三只摄像头的主要观众是我们科研人员。”张智说,“我们不能总通过理论分析来进行设计,我们也要有一些实际的科学记录。”
新华社酒泉9月24日电(记者 徐壮志 李宣良)酒泉卫星发射中心主任、载人航天工程发射场系统总指挥崔吉俊24日在接受新华社记者正常采访时表示,发射场系统在神舟七号飞船前进行了大量的技术准备,确保发射场更安全可靠。
一是对发射场的发射设备分两个阶段进行了两轮检修检测。第一阶段从2007年7月至11月,对所有发射设备做了全面检修检测和运行考核;第二阶段是今年4月至7月,对所有发射设备做了再次检修检测,确保所有设备都处在良好的技术状态。
二是制订完善了上百份各类方案预案,力争做到所有可能出现的情况都有预案。特别注重提高预案的可操作性,如果出现预想的问题,确保预案能够像操作规程一样,一步一步有序实施。
三是强化了落实各项规章制度。在50年的建设发展中,酒泉卫星发射中心不间断地积累完善了许多规章制度。在神舟七号发射任务中,发射中心又把各类规章制度进行了不断的完善修订,保证在测试发射中得到最好的落实。