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智慧发射，固液混动―― 航天发射谱写新篇章

2022年3月29日17时50分，我国首型固液混动捆绑运载火箭长征六号改在太原卫星发射中心建设的首个“智慧发射场”首次投入使用，实现了我国航天发射史上的重大突破！她具体体现为两大突破：即实现了“智慧发射”——从火箭加注到发射过程的远程操控和无人值守；实现了“固液混动”——我国运载火箭首型固液混合动力的捆绑发射。

长征六号改运载火箭发射成功后，太原卫星发射中心承担此次发射任务的相关负责人指出，“智慧发射场系统在太原卫星发射中心某新型工位首次亮相，它的研发既为我国智慧发射场建设探索了一条新路，也为后续的发射场现代化建设奠定了坚实的基础。”

由中国航天科技集团八院抓总研制的我国首型固混动力运载火箭——长征六号改成功地将两颗卫星送入预定轨道后，相关负责人指出，作为我国新一代同时也是首型“固液混合动力”长征系列运载火箭，长征六号改在技术难度高、系统复杂的航天领域也算是“玩”了一把跨界，充分发挥了液体发动机性能高、工作时间长和固体发动机推力大、工作可靠、使用维护简单的综合优势，并在芯级固体捆绑上进一步完善了运载火箭型谱，大幅提升了我国进入、利用和探索空间的能力。

“超级大脑”研发成功标志着中国航天有了智慧发射场

在太原卫星发射中心某新型工位成功发射长征六号改运载火箭，也是中国航天发射史上一次新的跨越。与传统发射相比，具有“超级大脑”的智慧发射场真正实现了快速准备和一键发射，岗位人员比以往减少了一半以上，单发任务流程最短可缩减至14天，更加适应高密度发射和应急发射任务。

据承担“超级大脑”研制任务的太原卫星发射中心技术部科研团队相关负责人介绍，实现航天发射场从数据化、信息化向数字化、智慧化转变，是我国从航天大国向航天强国跨越的必由之路。该新型发射工位采用多种自主可控的先进技术和算法，使信息化、智能化水平大幅提升。“构建智慧发射场，国内尚属首次，自主研发智慧发射场系统更是首次，在我国航天领域极具开创性。”太原卫星發射中心正是从这样的战略高度出发，组织研发团队刻苦攻关。这些科研人员在短短几年时间里，真可谓宵衣旰食、夙兴夜寐，攻克了多道技术难关，最终圆满完成任务。

智慧发射场系统的“超级大脑”涵盖了对相关信息的采集和汇聚、分析和处理、交换和共享管理等功能，它的研发不仅能够大幅提高对各类基础信息的使用和综合处理能力。同时，它也是发射场实现数字化转型、智能化升级最为重要的抓手。这次实体发射正是在“超级大脑”的指挥下，人们可以在大屏幕上一览无余地看到，长六改运载火箭发射流程准确呈现，发射全程各项工作结果准确报告，指挥口令准确自动执行……

谈起智慧发射场系统，太原卫星发射中心技术部科研人员不无感慨。业内人士深知，发射场系统运行复杂而有序，工种配合难度极高、专业种类分项极多、系统融合难度极大。而智慧发射场系统作为新生事物，还要考虑如何构建系统自运行体系，打通各专业软件接口，实现外部信息系统数据无缝接入，实现新增系统设备无限扩展，实现运维、指挥、决策链路无缝融合……此外，工程实施采用何种构架既是研制工作的重中之重，也是决定研制工作能否顺利实施的关键。这次实体发射证明，技术部“指挥决策信息支撑能力团队”编制的工程建设总体方案，有效地提高了智慧发射场系统的数据实时性、对接便捷性和扩展无限性。

航天发射场是一个复杂的系统融合体。为保障火箭测试工作顺利进行、火箭发射圆满成功，地面设施设备需要协同配合工作，需要统一的调度指挥操作。相关技术攻关团队经过调研设计，采用某先进技术解决了数据融合难题，打通了各孤立系统之间的“信息孤岛”。智慧应用场景开发团队，以发射场设计图纸作为基础，利用三维建模技术进行还原，在电脑上成功搭建了发射场的物理建筑模型，直观可视化还原内外环境，让坐在室内的火箭发射指控人员可以“身临其境”。透过电视画面，国人更多地看到了承担“超级大脑”研制任务的科研人员们那紧握的拳头上表达的兴奋。他们为祖国的航天事业已经谱写了新的篇章。

首型固液体发动机捆绑运载火箭实现完美搭配

回顾我国运载火箭发展史，长征系列运载火箭已迈入400+发射的崭新征程，但尚未有使用固液体发动机捆绑火箭的先例。这次在太原卫星发射中心点火升空的我国首型固液体捆绑运载火箭长征六号改，是由中国航天科技集团八院抓总研制。长征六号改首秀就成功地将两颗卫星送入预定轨道，同样也是中国航天发射史上一次新的跨越。

业内人士深知，运载火箭固体发动机具有推力大、简单可靠的特点。这些特点，在长征六号改首秀中得到了淋漓尽致的展现。据中国航天科技集团八院长六改总指挥介绍，长六改的芯一级捆绑了4台以固体燃料为动力的助推器，单枚助推推力可达120吨，刷新了长征系列运载火箭的最快“起跑”纪录。同时，借助固体发动机结构相对简单、部组件少、可靠性高、操作维护方便、贮存时间长的优势，长六改箭上的管路系统减少了55%，可在发射场直接安装固体助推器，实现捆绑火箭14天快速发射。

“为了克服在飞行过程中固液发动机联合工作带来的复杂力和热环境，我们建立了全面完整的捆绑火箭力学环境条件设计方法体系和气固两相喷流底部热环境预示模型，并在国内首次定量描述了声致振动特性，通过精准预示和控制措施，有效确保了卫星‘乘客’的乘坐舒适性。”中国航天科技集团八院长六改总设计师如是说。

在长征六号改首秀中，如何使芯级与助推器既要捆得牢，又要分得开，曾经是一道难题。据悉，长六改的捆绑连接解锁装置属于“前端辅助传力+后端主传力”，相当于利用“肩扛+托举”两种力量连接起助推器与芯级。为了进一步优化结构重量，研制团队打造了一款轻量化捆绑连接解锁装置，在运载火箭停放和飞行阶段下，可承受并有效传递轴向和径向载荷。

不过，完成“使命”后，助推器与芯级安全分离，是捆绑火箭飞行过程中最关键的分离程序之一。“为了确保在恶劣的力热环境、发动机后效推力、气动阻力等复杂干扰情况下，助推器与芯级能够安全分离，研制团队合理选择分离动力源并优化布局，结合分离时序等设计，消除了众多干扰因素对分离的影响，确保助推器分得开、分得稳。”据相关负责人介绍，在研制阶段，长征六号改成功实施3次固体助推捆绑地面分离试验，进一步验证了助推分离技术方案的有效性。

在固体助推器分离的瞬间，失去了大推力固体发动机的加持，长征六号改可能面临“空中大刹车”的危险。怎么办？研制团队想出了妙招——助推分离前，让火箭控制系统智能监测固体发动机的工作状态，将整箭控制策略从最初的联合摆动控制平稳过渡到芯级单独控制，从而最大限度地保证了火箭抛掉助推前后的稳定飞行。

在飞行过程中，长征六号改的芯级与助推器发动机都要摆动，共同控制火箭的姿态。由于固液两种发动机的特点和伺服机构的动态特性不同，芯级与助推器之间势必存在干扰，给火箭的稳定飞行带来不利影响。为此，八院研制团队开发了“智能大脑”，创新性地采用联合摇摆控制方案，通过优化不同飞行阶段的摆角分配，克服了长征六号改在飞行过程中受到的诸多干扰。正是因为有了“智能大脑”，才能稳定飞行；才能让火箭“优雅端庄”地遨游太空。