发射周期从31天缩减至27天,长七火箭是如何做到的?

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5月10日凌晨1时56分,搭载天舟四号货运飞船的长征七号遥五运载火箭在文昌航天发射场点火升空,约10分钟后,飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,发射取得圆满成功。

我国空间站今年转入建造阶段,本次发射是空间站建造阶段的首飞任务,承担着“打头阵”的重任,为今年载人航天工程六次发射任务开了一个好头。

澎湃新闻(www.thepaper.cn)从长征七号火箭抓总研制单位——中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院获悉,为了满足未来空间站运营的需求,该院对长征七号遥五运载火箭射前的流程进行了优化,将测发周期减少4天,由原来的31天缩减到27天。这也是长七火箭首次实现在一个月完成测试、发射。

图片来源:中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院连战连捷,可靠性达到国际先进水平

长征七号运载火箭(以下简称“长七火箭”)是我国新一代中型运载火箭,起飞重量597吨,运载能力近地轨道13.5吨,自首飞以来共执行四次天舟系列货运飞船发射任务,向空间站及空间实验室运送货物和推进剂等物资,因此被誉为“太空快递小哥”。

据火箭院长七火箭总体主任设计师邵业涛介绍,本次是长七火箭与天舟系列货运飞船第四次携手奔赴太空,“快递小哥”与它的“乘客”已十分“默契”,火箭总体技术状态也逐渐趋于稳定,飞行可靠性评估值达0.9838,达到了国际先进水平。

根据任务计划安排,2022年空间站建造阶段将实施6次飞行任务,完成我国空间站在轨建造,其中包括两次“天舟”货运飞船发射任务,天舟四号发射成功后,下月将发射神舟十四号载人飞船,3名航天员进驻核心舱并在轨驻留6个月;之后计划在7月和10月份分别发射空间站问天实验舱和梦天实验舱,与核心舱形成三舱“T”字基本构型,完成中国空间站在轨建造;随后还将发射天舟五号货运飞船和神舟十五号载人飞船,神舟十五号飞行乘组由3名航天员组成,与神舟十四号航天员在轨轮换后,在轨驻留6个月。

不断优化,发射周期首次缩减至一月内

“航天是个大的系统工程,哪怕是一个流程细节性的更改,都需要进行全系统的排查分析,以求至善。因为稍有不慎,出现漏算,则很可能产生意想不到的效应。将火箭测发周期减少4天——这是长征七号遥五火箭一项重大流程改进任务,不仅挑战着长七火箭的综合性能,也考验发射队员在高强度工作环境下的应变能力,火箭的各个分系统必须同时开展流程优化工作才能达到最终目标。”长七火箭总指挥孟刚指出。

据长七火箭副总设计师范虹介绍,地面设备恢复,是火箭进场的第一项工作,也是正常开展火箭测试的先决条件。长征七号遥五通知进场的那一刻,控制系统地面回复团队就聚在一起讨论本次任务的人员和工作安排,团队同时负责着3个型号、5种状态的地面设备,发射任务和设计工作并行交叉,发射场的设备面临超期,同时要满足压缩流程和精简人员的要求。

“对于多型通用的地面设备来说,保质保量的压缩流程、精简项目是一个统筹规划的事情,要脱离本发任务,与前一发、后一发联动起来,让流程‘活’起来,前期工作做得越充分,进场之后测试任务就开展的越快越好。”范虹说。团队对地面设备恢复阶段的工作进行优化、合并,节省测试时间约2.5天;面对地面设备超期的问题,提前部署,梳理备件,开展单机自检等工作……正是这些有效的措施,让长征七号遥五火箭控制系统地面设备恢复一环扣一环、快节奏地进行着。

为了进一步压缩时间,长七火箭团队还将火箭产品出箱工作流程由3天压缩至2天。

据长七火箭总装技术负责人崔蕴介绍,4月10日下午,长征七号遥五火箭开启产品出箱工作。为了达到优化流程的目标,助推器自检、火箭芯级出箱工作以及整流罩出箱工作,首次在不同工作厂房并行开展。“团队调度人员提前与各方进行了充分的沟通,在出箱前形成了共识,避免了出箱过程中因协调沟通增加时间,并合理安排一线操作人员,二线人员在提前进行岗位前操作知识培训的前提下,全员上岗支援,做好一线操作人员的辅助工作。”崔蕴说。

在完成长征七号运载火箭所有助推器的出箱工作后,为确保火箭芯级和整流罩在两个厂房里同时出箱,总装团队全员上阵,工艺员、调度员、检验员和负责质量、信息化的人员全部达到现场,所有人都为了同一个目标铆足了干劲。至4月12日下午,在总装团队精密策划、精准布置、全员出动,将3天工作压缩至2天,全面完成了产品出箱工作。

为了能精准的实现长征七号运载火箭火箭结构自检流程的冗余时间,在出发前,研制团队就对发射场工作细则做了多轮的更改,综合了设计,工艺,一线工人和操作手的意见,系统整理,多方协同,对每个操作环节的执行时间都进行了梳理,将流程时间误差精确到10分钟以内。经过连续5天的高强度工作,遥五火箭比以往提前一天完成垂直总装,流程如期压缩一天。

在压缩发射时间方面,团队还将目光转向发射日,经过努力还将发射日流程压缩了4小时。

“本次发射任务长七火箭将进行液氧-煤油并行加注,将发射日12小时流程缩减至8小时,这是一项极具挑战性的工作,研制团队要审视每一个系统,确认无数个场景,设想多方的协同,进而完成火箭多统发射流程的有机融合。”长七火箭主任设计师邵业涛表示。

早在发射队进入发射场的3个多月前,火箭院长七研制团队就开始组织各专业组人员,进行液氧煤油并行加注流程的更改分析,确定并行流程更改的原则,从流程更改方案,再到流程更改实施方案,以及发射日预案筹备进行了全方位的筹备策划。

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