长六甲首飞成功！两项“超能力”筑牢安全屏障

• 2022-03-29 22:02:37 来源：科技日报

通讯员 王猛 李淼 花剑章 科技日报记者 何亮 付毅飞

3月29日17:50，我国首型固体捆绑中型运载火箭长征六号改（以下简称“长六改”）在太原卫星发射中心成功发射，标志着我国新一代运载火箭家族再添新成员，进一步完善了我国新一代运载火箭的型谱建设。

在一系列技术新突破中，除首次实现了我国运载火箭领域固液发动机的“跨界合作”，长六改运载火箭通过无人值守技术完成后续的发射流程，通过智能健康诊断系统保证发射任务万无一失，共同为长六改一飞冲天筑牢安全屏障。

孙公明 摄

“无人值守”技术实现运载领域的三个“首次”

距离长六改的首飞还有4小时，在测控发射大厅里，中国航天科技集团有限公司八院（以下简称“八院”）长六改试验队员正在有序推进火箭发射前的各项加注以及测试工作。

与以往运载火箭发射不同，此时，前端塔架上所有操作人员早已安全撤离，火箭发射前的所有工作都将通过测控发射大厅实现远程控制。这就是长六改火箭无人值守技术带来的发射场景。火箭点火指令发出，火箭二级加泄连接器、整流罩连接器瞬时脱落，火箭一飞冲天，八院抓总研制的长六改运载火箭首次无人值守技术完美亮相。这项技术为我国运载火箭的发射新增了一层“生命安全保障”，使我国运载火箭的智能化水平和安全性保证再上新台阶。

同时，长征六号改火箭无人值守技术实现了我国在运载领域的三个“首次”：首次采用自动对接加注技术，可实现远程全流程推进剂自动加注；首次采用零秒脱落技术，火箭箭地连接器在起飞瞬间自动脱落；首次实现推进剂加注开始后，发射场前端无人员值守，有效保障了火箭发射任务的安全性。

孙公明 摄

在加注环节，长六改火箭打造的地面发射支持系统将火箭芯一级的加泄连接器升级为一款可自动对接的智能机械臂。它是一只“长了大脑和眼睛”的机械臂，具备了动态测量、实时跟踪的本领，可以确保火箭在雨、雪、雾等复杂天气环境中准确获取目标位置；也是一只“温柔”的机械臂，可实时调整用力方向，让连接器温柔又精准地与箭上阀门对接；还是一只“会轻功”的机械臂，无论火箭在风载作用与加注下沉时发生怎样的晃动，加泄连接器都能做到如影随形，避免加泄连接器对箭上接口产生牵制力，造成泄漏现象……

此外，长六改运载火箭的二级加泄连接器、卫星整流罩空调送风连接器均采用零秒脱落技术，也就是在火箭起飞的瞬间连接器完成迅速脱落。为此，设计师们在进行二级加泄连接器设计时采用骑搭结构，在分离环节设计时，则采用主动脱落、被动脱落等四重冗余脱落方案，实现“力气大、接触柔”的特点。

“‘力气大’，可以保证连接器脱落后将其快速收回至塔架，防止随‘风’飘动对火箭起飞造成影响；‘接触柔’，相当于给连接器配备了‘缓冲防护垫’，减小回收的冲击力，避免撞坏产品本身。”中国航天科技集团有限公司八院长六改副总设计师张亮说。

“健康管家”帮助点火起飞“快、准、稳”

固体发动机虽然工作可靠、使用维护简单，但却存在一旦点火就无法实施紧急关机的情况。相反，火箭芯级采用的液体发动机则可以通过紧急关机系统实现关机。因此，在固体助推器点火为长六改火箭提供强大起飞推力前，需要对火箭芯级液体发动机的健康状态进行诊断，在确保芯级发动机健康无虞的前提下，固体助推器才执行点火程序。

如何在发射前为火箭发动机做一次全面的健康检查？八院长六改火箭的设计师们为火箭芯一级的液体发动机配置了一位“健康管家”——发动机健康诊断系统。设计师介绍，这个管家有“快、准、稳”三个特点。

孙公明 摄

发动机健康诊断系统在芯级发动机点火后开始工作，此时固体助推器尚未点火产生强大的起飞推力，四个助推器的重量可以将整个火箭牢牢固定在发射台上，留给健康诊断系统进行快速诊断的时间仅有0.3秒。

此前，我国的液体运载火箭的紧急关机系统通常设置在地面机柜中，一旦遇到紧急情况，地面设备可以发出关机指令。但是这次，长六改火箭的设计师们把这套系统搬到了火箭上。这个经集成化、小型化设计后的系统，虽然仅有一本B5书的大小，但其本事却不可小觑。

在芯级液体发动机点火后的2.5秒，健康诊断系统进入发动机诊断窗口；2.5-2.8秒，在短短的0.3秒内，这位“健康管家”会在前期收集的大量数据基础上，对发动机的健康状况进行诊断：若监测到发动机存在问题，要在须臾间完成故障发动机自动紧急关机，确保固体助推器不再执行点火程序。

如此关键的环节，发动机健康诊断系统数据采集错误怎么办？会不会误关了正常发动机？长六改火箭的设计师们从几万秒的试车数据中寻找参数的规律，确定健康诊断系统的诊断算法，并进行了上百次的仿真验证，在确保发动机不发生误关机的同时，尽早发现故障。而且，设计师们还给长六改首飞箭上装上“双保险”—— 配置了三套相同的诊断系统，对发动机状态进行同时诊断，如果有两套及以上诊断系统同时判断故障存在，才认为发动机故障。

此外，长征六号改火箭在国内首次采用伺服系统在线故障诊断与自适应重构技术，火箭飞行过程中，当某台伺服机构出现故障时，智能“大脑”会根据自我诊断后的结果，重新进行计算并分配控制指令，实现火箭飞行的智能控制。

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