长三甲系列火箭迎“超级2018”,将进行史上最高密度发射

来源:澎湃新闻 2018-02-12 19:30:00

2月12日,随着一声巨响,由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抓总研制的“长征三号乙/远征一号”火箭呼啸而起,托举着北斗三号卫星直刺苍穹。

此次北斗三号卫星发射采用“一箭双星”的形式送入预定轨道。这是继今年1月12日以来,“长征三号乙/远征一号”火箭第二次以“一箭双星”的方式发射。今年以来,中国已成功将4颗北斗卫星送入太空。

2月12日,长征三号乙运载火箭“一箭双星”将两颗北斗导航卫星发射升空。本组图片:澎湃新闻记者 赵昀 发自西昌卫星发射中心

“金牌火箭”今年将发射14次,密度史无前例

“长征三号乙/远征一号”火箭是长征三号甲系列运载火箭家族中的一员,是在“长征三号乙”火箭基础增加上面级发展而来的四级火箭。据了解,此次是长三乙/远征一号火箭第三次执行北斗发射任务。2017 年11月,“长三乙/远征一号”将北斗三号工程首发双星送入太空。

“‘长三乙/远征一号’火箭运载能力更强,适合一箭双星发射,可加速未来北斗全球组网。” 航天科技集团有限公司一院长三甲系列火箭副总设计师李京红告诉记者。

据中国航天科技集团有限公司透露,2018年我国长征系列运载火箭预计将执行以北斗卫星组网、长征五号复出、嫦娥四号探月为代表的35次发射任务,总发射次数将创历史新高。在今年35次火箭发射中,长征三号甲系列火箭将执行14次发射任务,发射次数占全年发射次数的40%。

长征三号甲系列火箭总指挥岑拯向记者介绍说,今年长三甲系列火箭全年14次发射任务中有10次是北斗卫星发射,其中,8次将是以“一箭双星”的方式执行发射任务。

从2018年开始,长征三号甲系列火箭将迎来北斗工程高密度组网的阶段。在未来3年时间,长征三号甲系列火箭预计将执行19次北斗导航工程的发射任务。岑拯指出,在未来2年里,长征三号甲系列火箭将迎来百次发射,成为长征火箭家族里第一个单一系列发射次数过百的火箭。

长征三号甲系列火箭一直有“金牌火箭”的美誉,它包揽了目前我国所有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”,也是我国目前高轨道上发射次数最多、成功率最高的火箭系列。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。

从1994年2月8日长征三号甲火箭首飞成功至2018年2月, 长征三号甲系列型号共完成了84次发射,成功率近98%,在我国通信卫星工程、探月工程、北斗工程、风云气象卫星工程等重大工程以及国际商业卫星发射服务中发挥了关键作用。高成功率让长征三号甲系列火箭成为国际商业发射市场的有力竞争者,目前,该系列火箭在商业卫星发射服务中的保险费率已经处于国际最低水平。

满足高密度发射:从“私人订制”到“去任务化”

一年14次发射,长三甲系列的火箭一年发射次数接近中国2017年全年全部火箭发射的总和。从2018年到2020年,长三甲系列火箭预计将执行40次发射任务,任务非常饱满。因此,对于长三甲系列火箭来说,高密度在后续几年里将会成为常态。

2010年,长征三号甲系列运载火箭经历了一轮高密度发射。目前,长征三号甲系列运载火箭年发射任务量达10次左右,任务量增加从表面上看是量的变化,其实是一个质的飞跃,因为研制并造出一发火箭需要几年的时间,高密度发射对该型火箭在研制、制造、工艺、质量控制等方面提出了更高的要求。

“在高密度发射的情况下,有时火箭发射团队在间隔不到20天的时间里就要完成两次发射,一个试验队同时在执行2枚或3枚火箭的工作,任务安排得非常饱满,”长三甲系列火箭总设计师姜杰姜杰坦言,“高密度发射对火箭研发团队的成员也是一个挑战,为了完成高密度发射任务,试验队以发射区待命的火箭为主线,把技术区火箭的工作统筹安排到整个工作之中。

“这种并行展开工作的方式对现场组织、调度、流程、工作项目的安排是一个考验,对试验队队员个人也是一个考验,因为一个岗位干两个人的活,工作效率相当于提高了一倍。”姜杰说。

面对高密度发射的挑战,火箭研制团队将之视为压力,更将之视为动力。“对长三甲系列火箭来说,高强密度发射既是急难重的挑战,同时也是提高应对任务能力的机遇,需要我们从管理上要效率,在生产模式上创新方法。”姜杰指出。

按目前发射计划,平均约26天一次发射,一发总装时间仅40天左右,且多发火箭总装工作并行开展,每发火箭出厂测试时间仅20天左右,如果不从生产管理上想办法,年度计划没有任何余量。面对空前高密度发射挑战和人员设备紧张的局面,岑拯表示:“从管理上要效率,‘去任务化’是实现火箭产品化的重要途径,‘去任务化’是指实现火箭单机级、系统级和整箭级产品化、通用化、组批生产。”

岑拯解释说,之前火箭从立项到出场再到发射,都是采用“定制化”方式,“从一枚火箭固定对应一颗卫星”。而“去任务化”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,针对具体任务只要调整软件即可。

目前,长三甲火箭研制团队正在逐步推进火箭“产品化”进程,对现有型号研制生产管理模式进行调整,逐渐形成“流水线”生产总装方式。

据了解,研制团队现在已经对全年长三甲系列火箭任务进行了系统分析和全面策划,明确了2018年长三甲系列火箭的任务目标、工作重点和主要研制计划的时间节点,针对存在的主要问题、生产短线和存在风险进行了分析,提出了相应对策。岑拯介绍说,在顶层策划及综合管理、生产瓶颈解决、产品质量保证与控制、产品组织管理和人员等四个方面共梳理出34条措施。

通过统筹布局,合理调配生产力,火箭的现有生产能力大幅提升。火箭三级箱体的工位将得以增加,预计在今年6月投入使用,实现双工位装配。总装厂充分利用北京、天津等多地生产能力,将部分产品转移至异地生产,实现多地联动,实现了生产资源的优化。

对火箭的出场模式和发射场测试流程也进行了细致优化。“在保证测试覆盖性的前提下,合并测试并减少重复测试项目,是缩短周期的途径”。岑拯说,根据卫星的状态种类,现在试验队在发射场的测试工作的任务周期缩短至20至26天。

测控人员在发射前对设备进行检查,确保测控工作顺利。

“把成功作为信仰”:严把质量关

在西昌卫星发射中心,经常能看到这一句标语:成功是差一点点失败,失败是差一点点成功。这句标语时刻提醒航天人:质量是航天事业的生命,即使一个小小的零件出现质量问题,就可能导致一次航天发射的失败。“确保火箭高质量,确保发射发发成功是我们的责任,把成功作为信仰是我们这支队伍最本真的追求,每一次的成功就是对未来更好更快发展的支撑。” 岑拯指出。

高密度发射情况下需要更加注重质量,为了严把质量关,整个长三甲系列火箭型号队伍采取了多种措施,对火箭全流程质量进行把控。

吃透技术、精细化……这些航天人耳熟能详的字眼,在型号队伍里绝不仅停留在表面上,而是扎扎实实深入了下去。

早在前些年,型号队伍就对型号产品做了“三性控制”。所谓“三性控制”,就是将所有产品的设计、工艺和过程控制的3方面特性,进行全面梳理并分析共性。这项工作的参与者,既包括各系统设计人员,也包括生产过程中的工艺、检验、装配人员等,还有相关试验人员,人人参与记录,最终将产品流转过程中形成的特性全部掌握。这样一来,产品流转过程就实现了有效控制。

测控人员在发射前进入工作位。

作为“金牌火箭”,长三甲系列火箭的可靠性也在一次次的成功发射中得到了验证。型号队伍将以往成熟的技术状态固化下来,形成了一套有章可循的规范体系。而对于更改的技术状态,型号队伍专门成立了由型号总师系统组成的“技术状态控制委员会”,严格把关,确保更改的技术状态正确可行。

型号队伍年初就把当年火箭的技术状态基线确定下来,同时对火箭技术状态的变化情况进行统计。统计后的技术状态变化,都提交给“技术状态控制委员会”审查,以实现对变化部分的重点监控和控制。

岑拯介绍说,长三甲系列火箭型号队伍有一个文化,那就是“不是自己的问题也归零”。

曾经,在发射中心测试期间,技术人员发现火箭电源机柜的电压出现了超差。异常现象的产生,是由于一种元器件引起了参数变化。型号队伍对这个问题进行了“归零”,这也是该发火箭唯一发生的问题。实际上,电压是可调的,但操作人员对此了解得不够,这说明细则规定得不够详细,存在薄弱环节,可以改进。

其实这原本不算个问题,但型号队伍自己给自己加码,通过“归零”将相关操作细则固化下来。这个举措就体现了他们对质量控制的要求的严格。

长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心成功发射。

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