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3月29日下午，距離我國首枚固體捆綁中型運載火箭長征六號改的首飛還有4小時，在測控發(fā)射大廳里，中國航天科技集團有限公司八院長六改試驗隊員正在有序推進火箭發(fā)射前的各項加注以及測試工作。與以往運載火箭發(fā)射不同，此時，前端塔架上所有操作人員早已安全撤離。火箭發(fā)射前的所有工作都通過測控發(fā)射大廳實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。這是長六改火箭無人值守技術(shù)帶來的發(fā)射場景。

17時50分，火箭點火指令發(fā)出，火箭二級加泄連接器、整流罩連接器瞬時脫落，火箭一飛沖天，中國航天科技集團八院抓總研制的長征六號改運載火箭首飛任務(wù)圓滿成功，我國運載火箭首次無人值守技術(shù)完美亮相。這為我國運載火箭的發(fā)射新增了一層“生命安全保障”，使得我國運載火箭的智能化水平和安全性保證再上新臺階。

“四大絕技”傍身

機械臂對接加注輕松自如

簡單來說，加泄連接器就是運載火箭在加注/泄出推進劑時，箭上系統(tǒng)與地面支持系統(tǒng)之間的連接設(shè)備。在常規(guī)的火箭發(fā)射流程中，加泄連接器一般采用人工現(xiàn)場手動對接、自動脫落的方式，而長六改火箭打造的地面發(fā)射支持系統(tǒng)則將火箭芯一級的加泄連接器升級為一款可自動對接的“智能機械臂”，以“一臂之力”實現(xiàn)了我國運載火箭的首次智能化對接加注。

這是一只“長了大腦和眼睛”的機械臂。比如在火箭加注前，會因為載荷變化或風(fēng)力的影響產(chǎn)生隨機晃動，那在火箭“隨風(fēng)搖曳”的狀態(tài)下，怎么才能讓機械臂對得準(zhǔn)呢？中國航天科技集團有限公司八院805所設(shè)計師歷時4年攻關(guān)，通過跨學(xué)科鉆研，賦予了機械臂自主學(xué)習(xí)和空間姿態(tài)捕獲的能力，讓它像長了“大腦和眼睛”一樣，具備了動態(tài)測量、實時跟蹤的本事，可以確保在雨、雪、霧等復(fù)雜天氣環(huán)境中準(zhǔn)確獲取目標(biāo)位置。

這是一只“溫柔”的機械臂。由于加泄連接器與火箭上的加注閥門都采用金屬材質(zhì)，稍許的磕碰就會產(chǎn)生劃痕或金屬碎屑，從而影響管路的氣密性，因此在對接過程中要保證動作足夠“輕柔”，實現(xiàn)精準(zhǔn)對接。805所設(shè)計師綜合運用6個自由度柔性連接的方式和基于導(dǎo)向容差結(jié)構(gòu)的機械被動柔順方式，做到如試驗隊員現(xiàn)場操作一般，實時調(diào)整用力方向，讓連接器溫柔又精準(zhǔn)地與箭上閥門對接。

這是一只“會輕功”的機械臂。在推進劑加注的過程中，隨著推進劑加注量的增加，火箭會出現(xiàn)箭體下沉的現(xiàn)象，而機械臂的氣動平衡技術(shù)，會使得連接器和加注管路始終處于懸浮狀態(tài)，像是被一個會輕功的高人托舉一般，“他強任他強，清風(fēng)拂山崗?！睙o論火箭在風(fēng)載作用與加注下沉?xí)r發(fā)生怎樣的晃動，加泄連接器都能做到如影隨行，避免加泄連接器對箭上接口產(chǎn)生牽制力，造成泄漏現(xiàn)象。

這是一只穿著特殊“保溫服”的機械臂。一級液氧加注后，連接器內(nèi)殘存的液氧溫度為零下183℃，在常規(guī)情況下連接器脫落后對接面會產(chǎn)生結(jié)霜、結(jié)冰的現(xiàn)象。但如果需要再次對接加注，該怎么辦？為了確保實現(xiàn)多次可靠對接，設(shè)計師利用真空絕熱的原理，給連接器定制了一件“保溫服”，同時采用氮氣吹除保護技術(shù)，降低環(huán)境中的水分含量，從而有效保證了低溫環(huán)境下加泄連接器再次對接時的可靠性。

連得穩(wěn) 分得開 回收快

零秒脫落安全可靠

長六改運載火箭的二級加泄連接器、衛(wèi)星整流罩空調(diào)送風(fēng)連接器均采用零秒脫落技術(shù)，也就是在火箭起飛的瞬間連接器完成迅速脫落。這意味著高可靠的脫落分離對連接器來說至關(guān)重要，如果分離不成功或分離時產(chǎn)生的力過大，可能對箭體結(jié)構(gòu)以及火箭的起飛姿態(tài)等造成嚴(yán)重影響。

為了使加泄連接器在加注過程中、在火箭點火至起飛前惡劣的振動環(huán)境下保持與箭體接口可靠連接，同時又保證在火箭起飛后與箭體接口的可靠分離，設(shè)計師們在進行二級加泄連接器設(shè)計時采用騎搭結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)簡單、對接容易、可靠性高，能夠讓加泄連接器緊緊地抓住火箭；而在分離環(huán)節(jié)設(shè)計時，則采用主動脫落、被動脫落等四重冗余脫落方案，即便在脫落機構(gòu)卡死、脫落供氣失效等極端情況下，二級加泄連接器依然能夠?qū)崿F(xiàn)安全可靠脫落。

脫落成功后，二級加泄連接器還有一個重要步驟，那就是快速將連接器迅速收回至塔架，避免因箭體起飛漂移或燃?xì)鈿饬饔绊?，造成連接器與箭體發(fā)生碰撞。為此，長六改火箭設(shè)計了一套強制收回與捕獲系統(tǒng)，可以有效控制連接器脫落后的活動范圍。據(jù)設(shè)計師介紹，該系統(tǒng)具有力氣大、接觸柔的特點?！傲獯蟆笨梢员ＷC連接器脫落后將其快速收回至塔架，防止隨“風(fēng)”飄動對火箭起飛造成影響；接觸柔，相當(dāng)于給連接器配備了“緩沖防護墊”，減小回收的沖擊力，避免撞壞產(chǎn)品本身。

中國航天科技集團有限公司八院長六改副總設(shè)計師張亮介紹，“零秒脫落技術(shù)的創(chuàng)新為我們型號的流程優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)，也是我們深化型號科研生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型的一項重要舉措?！薄敖Y(jié)構(gòu)簡單、高可靠性的連接技術(shù)+多重冗余保障的分離方案+強制收回與捕獲系統(tǒng)”配合，確保了零秒脫落的萬無一失，為實現(xiàn)火箭射前4小時全體工作人員從發(fā)射塔架撤離提供了保障，為新一代火箭邁向智能化發(fā)展提供了技術(shù)驗證、奠定了堅實基礎(chǔ)。

(來源：北京日報客戶端)

【編輯：姚昊】