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中国长征火箭开启高密度发射,十年潜心为国铸
分类:科技创新

新中国70年)人物志:航天人刘立东 十年潜心为国铸箭

  2月12日,长征三号乙运载火箭以“一箭双星”的形式将北斗三号第五颗、第六颗全球组网导航卫星成功送入预定轨道。这是继今年1月12日之后,该型号火箭又一次实现“一箭双星”发射,这也是今年以来,长征系列火箭完成的第7次成功发射。

中新社长沙4月25日电 题:人物志:航天人刘立东 十年潜心为国铸箭

  43天7次发射,平均不到一周实施一次发射,而这只是今年长征系列火箭“高密度发射”的一个缩影。

作者 郭超凯

  记者从中国航天科技集团所属中国运载火箭技术研究院了解到,今年我国长征系列运载火箭预计将执行以北斗卫星组网、嫦娥四号探月为代表的35次发射任务,发射密度将再创历史新高。

4月20日,长征三号乙运载火箭成功将第44颗北斗导航卫星送入太空。捷报传来,刘立东深感欣慰。

  长三甲将平均约26天发射一次

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  中国运载火箭技术研究院长征三号甲系列火箭总指挥岑拯告诉记者,在今年的35次火箭发射中,有“金牌火箭”之称的长征三号甲系列火箭将有14次发射任务。

资料图:4月20日22时41分,中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,发射第44颗北斗导航卫星。郭超凯 摄

  这意味着,仅这一系列的火箭2018年一年的发射次数,就接近2017年我国全部火箭系列发射次数的总和。岑拯说,从全年的发射计划来看,长三甲系列火箭平均约26天就要进行一次发射。

作为中国运载火箭技术研究院总体设计部通用末级产品化主任设计师,刘立东已经扎根中国航天事业10年,从长征七号火箭到长三甲系列火箭,他埋头潜心为国铸箭。

  这14次发射任务中,长三甲系列火箭有10次是执行北斗导航卫星发射,其中8次将是以“一箭双星”的方式执行发射任务。

2009年,25岁的刘立东研究生毕业,加入中国运载火箭技术研究院,参与长征七号火箭结构总体设计工作。

  岑拯说,对于长三甲系列火箭,高密度在后续几年里将会成为常态。从2018年到2020年,长三甲系列火箭预计将执行40次发射任务。

彼时,长征七号火箭尚处于方案论证阶段。作为中国新一代中型运载火箭,长征七号具备近地轨道13.5吨、700千米太阳同步轨道5.5吨的运载能力,主要用于发射近地轨道或太阳同步轨道有效载荷,将承担载人航天货运飞船等重要发射任务。

  岑拯告诉记者,火箭的生产现场通常是同时有2~3发火箭并行开展工作。如果不从生产管理上想办法,年度计划将没有任何余量,因此,研制团队创新提出了“去任务化”的管理方法。

刚参加工作,刘立东就遇到难题,新一代中型火箭在传统箭体3.35米直径限制下无法安装中国新研制的两款液氧煤油发动机,出现发动机、伺服机构、箭体结构等严重干涉,这个问题将直接影响长征七号火箭的方案设计工作。

  他说,之前的火箭研制和生产,通常是围绕一次具体的发射任务进行生产、总装。而“去任务化”是指实现火箭各个单机、系统和整箭的产品化、通用化、组批量生产。

关键节点,刘立东联合团队成员从发动机设计、箭体结构设计,到摆动分析、其他配套产品,协调各单位逐一开展分析,连续攻坚两个月,最终基本圆满解决了总体布局问题。该问题的解决,让刘立东荣获三项国防发明专利,同时也为型号的顺利研制奠定了基础。

  这意味着单级火箭、单发火箭完成总装后,可以灵活调整其承担的发射任务,只要卫星和火箭接口保持一致,针对具体任务调整软件即可满足发射任务需求。

那时候,航天系统内部开始使用三维数字化设计,意识到三维设计是科技发展必然趋势的刘立东,坚持在长征七号火箭总装模型设计中加以应用。

  岑拯说,目前这种“产品化”式的研制进程正在长征系列火箭的研制一线进行调整、推广,未来“流水线”式的火箭生产总装方式有望成为现实。

但新鲜事物的推进并不简单,“一方面当时条件有限,航天系统内部还没有通用的三维设计平台;另一方面三维设计操作比较复杂,习惯了二维图纸设计的科技工作者短时间内无法快速适应。”刘立东说道。

  长三甲系列火箭总设计师、中国科学院院士姜杰说,面对高密度发射的挑战,火箭研制队伍将之视为压力,更将之视为动力。长三甲系列火箭自诞生之日起,就承担着我国火箭探索系列化、通用化、组合化发展模式的重任。

作为火箭总装配图纸的最上游设计人员,刘立东带领团队“摸着石头过河”,从顶层的设计大纲开始,到每个单机模型的验收,都一一提出了详细的实施方案。

  她告诉记者,在2015年,长三甲系列火箭曾经创造出109天成功实施7次发射的纪录。研制队伍在前期成功经验的基础上,也希望能够实现同一种构型的火箭在单机、系统甚至箭上互相通用,让火箭与不同任务自由搭配,实现快速反应,按时完成。

事实证明,刘立东的坚持是正确的,运用三维设计的长征七号火箭总装出图实施方案打通了火箭三维设计——总装链路,“不仅缩短了研发周期,节约了经费支出,还最大程度上避免了设计方案的反复”。

  长二丙重返国际商业发射舞台 中国重型火箭预计10年后首发

2017年4月20日,海南文昌发射场,长征七号运载火箭载着“天舟一号”货运飞船奔向了浩渺深邃的太空,中国载人航天工程空间实验室任务的收官之战取得圆满成功。刘立东“心头的大石”终于落下。

  同样有“金牌火箭”之称的长征二号丙火箭也将在2018年迎来“最强考验”。

从火箭立项到首飞,刘立东完整参与了长征七号火箭从概念设计到首飞成功的所有研制阶段,参与攻克了多项关键技术;负责和参与型号研制过程中76项地面试验工作,带领小团队完成1200余份文件编制和晒蓝,下发图纸和模型47套。

  中国运载火箭技术研究院长征二号丙火箭总指挥肖耘告诉记者,在今年长二丙火箭的6次发射任务中,研制队伍将在酒泉、太原、西昌三大发射场“三线作战”。这其中有两次国际航天发射令人瞩目,分别是巴基斯坦遥感卫星和中法海洋卫星。

圆满完成长征七号火箭研制后,表现出色的刘立东2018年调任通用末级产品化主任设计师,并同时负责长三甲系列火箭的研制和发射服务工作。

  这标志着长二丙火箭在1999年完成铱星发射任务后,时隔19年,将重新返回国际商业发射服务市场。

与长征七号火箭不同,被誉为“金牌火箭”的长三甲系列火箭包揽了目前中国绝大多数高轨道航天器发射任务,是长征系列运载火箭高强密度发射的“主力”,在探月工程、北斗工程和国际商业发射服务中发挥重要作用。高密度的发射任务,意味着刘立东每年将有120多天需要待在卫星发射基地,跟进协调各方工作。

  作为支撑我国航天强国建设的新一代运载火箭长征五号和长征七号,也将于2018年迎来新挑战。

“长三甲系列火箭的发射密度更大,节奏更快,每次发射前的工作量都非常大。”刘立东坦言,外界认为长三甲系列火箭已经非常成熟,工作会相对轻松,但事实并非如此。“每一发火箭我们都会根据发射任务做适当的技术改进和调整,平均每发火箭的技术改进就有7、8项。”

  2017年,长征七号火箭成功将“天舟一号”货运飞船送入太空。作为我国空间站建设的货运专车,虽然在2018年没有发射任务,但长征七号仍“时刻准备着”。

埋首铸箭甘奉献,抬头不知几春秋。自2009年工作至今,十年潜心为国铸箭,刘立东已经成长为航天系统的青年骨干,荣获国防发明专利、长征突出贡献团队奖等近10项荣誉。对于未来,刘立东表示,他会继续扎根航天。

  备受瞩目的长征五号也将在2018年迎来“复出”。作为我国目前运载能力最大的火箭,长征五号肩负着未来我国探月三期工程、载人航天、火星探测等重任。根据中国航天科技集团全年宇航发射计划显示,长征五号将在2018年下半年执行发射任务。

  日前,美国太空探索技术公司(SpaceX)成功发射了目前全世界运载能力最强的“猎鹰重型”火箭。中国何时发射这样的重型火箭?据此前发布的《2016中国的航天》白皮书披露,中国重型运载火箭拟命名为“长征九号”。据中国运载火箭技术研究院2017年公布的《2017-2045年航天运输系统发展路线图》,我国重型运载火箭计划于2030年前后首飞。

  数据显示,“猎鹰重型”起飞质量约1420吨,最大直径3.66米,近地轨道运载能力为63.8吨;将在约10年后首发的“长征九号”预计起飞质量将达3000吨,最大直径约10米,近地轨道运载能力大于百吨,其结构和尺寸质量均将突破我国现有运载火箭能力水平。

  “快响利箭”发射次数将超前两年任务总和

  作为我国长征系列运载火箭中唯一的一型固体运载火箭,长征十一号运载火箭凭借发射准备时间短的优势,被誉为“快响利箭”。中国运载火箭技术研究院长征十一号火箭总指挥杨毅强告诉记者,今年长征十一号火箭预计将执行发射欧比特卫星、吉林一号卫星等4次发射任务,将是该系列火箭前两年发射任务总和的两倍。

  对于一型新研火箭来说,如此“高密度”是前所未有的挑战。杨毅强说,“未来火箭研制团队还将研制更大规模的商业型固体运载火箭,力争运载能力更大、发射成本更低、发射周期更短”。

  春节前夕,执行北斗三期第三次全球组网的长三甲系列火箭发射队依然坚守在火箭发射的第一线。

  岑拯说,根据今年全年的任务情况,很多发射队员几乎全年需要扎根在发射场。今年春节,发射队员在短暂休息后,3月初就又要再赴发射场,执行下一次发射任务。(邱晨辉)

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