重复使用技术获突破 中国火箭距重复使用还有多远?


长征火箭再利用技术取得了重大突破;第一次准确恢复儿童水平,实现“落地”

中国火箭再次使用多远?

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7月26日,长征二号C运载火箭在西昌卫星发射中心起飞。网格舵安装在箭头中间的灰色部分。照片由第一航空航天科学与技术集团提供

中国的长征火箭已经成功进行了技术测试,比火箭的可重复使用率领先一步。

7月26日,在长征二号C运载火箭的发射任务中,火箭的次级着陆点实现了精确控制。这一技术突破不仅有助于确保该地区居民的安全,也是中国火箭未来可以重用的核心技术之一。

目前,只有美国猎鹰火箭队才能实现火箭再利用。火箭再利用技术的发展也是中国空间未来发展计划之一。

北京新闻7月11日11点57分,长征二号C运载火箭在西昌卫星发射中心起飞,并以“一箭三星”的形式向遥远的三十和五号遥感组发射了三颗卫星。

遥感组30 05卫星采用多星组网方式,主要用于电磁环境检测和相关技术实验。

自2017年9月29日“One Arrow Samsung”首次挑战以来,Chang 2 C火箭已经成功发射了5组15颗遥感卫星。

这项任务的不同之处在于,这次不同寻常的发射任务已经进行了一项不寻常的技术测试:火箭已经实现了精确的回收。

该技术将为中国火箭助推器和子类的可控回收,软着陆和再利用奠定基础,并最终帮助中国火箭回收和重复利用。

重复使用火箭是一种航空航天技术,各种太空力量正在竞相发展。让火箭的助推器,儿童和其他部件在发射后安全返回,并在翻新后重新使用。这可以大大降低火箭的发射成本,为未来的高频火箭发射奠定基础,甚至降低太空旅行的成本。

让火箭“飞颠倒”

发射当天13时40分,在贵州布依族苗族自治州发现了长征二号C火箭的残骸。子级的下降点位于研究人员预先设定的下降区范围内,这意味着中国网格舵分离体的安全控制技术的第一次测试是成功的。

当火箭升起时,子级外侧壁上的几个格栅舵靠着箭头放置,以避免撞击发射。在次级分离后,返回大气层,格栅舵完成一系列复杂动作,如“根据控制命令解锁 - 扩展 - 旋转”,并承受数千度高温和近10度的冲击倍于自己的体重。

小格栅舵,就像部署后的小翼一样,保持箭头的姿态稳定,帮助孩子准确地返回地面。

“其他火箭设计师都在解决火箭如何”飞入“轨道。我们正在思考倒退并探索'向后飞行'的问题,”研发团队设计师说。

它可以解决内陆火箭残余区域的安全问题

中国运载火箭的高密度排放已成为常态,特别是2018年,发射数量达到38个,位居世界第一。随后火箭残骸区域的安全问题越来越受到关注。

由于人口的增加,在20世纪60年代和70年代建立的内陆火箭发射场周围的火箭移除区域不再是绝对的无人区。虽然在设计火箭的飞行路径时,最好避开承载能力,同时避开乡村和城镇。然而,由于火箭残骸在完成任务后不受控制地下降,因此着陆点广泛传播,有时可能落在居住区域。

为了确保人员的安全,目前的做法是在每次发射前将该地区的居民疏散到安全地点。这不仅给当地居民带来不便,而且还增加了火箭发射的经济成本和难度。

昌邑C火箭由中国航天科技集团第一研究所研制。据第一医院第一设计部助理主任何伟介绍,为了减少火箭发射对该地区居民造成的不便,长征火箭开发商一直在研究安全控制技术分离区。长征二号C运载火箭一级着陆控制中使用的网格舵控制对于解决中国陆地发射场的安全问题具有重要意义。

网格舵技术在成熟的长征火箭上成功验证了

据何伟介绍,为了实现分离区的安全控制,开发商提出了两种基于翼伞和基于网格的方向舵的技术方案。

这个实验使用网格舵来控制残骸点,这是中国的第一次尝试。

此前,中国发射的神舟载人飞船还在长征二号F型火箭上安装了网格翼,以确保逃生飞机的稳定性。长征2号C火箭副总设计师崔兆云表示,长F-G格翼在展开后已经固定。近年来,外国火箭开始通过可摆动的格栅舵控制箭头的方向和姿势。

崔兆云说,长征火箭的首次尝试选择在最大的大中型成熟运载火箭上安装一个网格舵,以确保它不会对火箭发射产生任何影响。而且,在一个子级返回地面的过程中,栅格舵受到数千度高温和近10倍自重的影响,这对当前的研发制造是一个巨大的挑战。技术。

火箭专家和常家家系列火箭的第一任首席指挥官兼首席设计师龙乐浩在《重复使用航天运输系统发展与展望》中介绍,电网舵回收的几项关键技术的成熟度达到了很高的水平。作为一种高度集成的独立系统,网格舵系统成本低,适应性强,对箭体的改变较小。它可用于控制火箭子级(或核心级)。

■专注

中国成为第二个掌握电网舵技术的国家

记者从第一家医院了解到,该试验的成功为中国火箭助推器和子类的可控回收,软着陆和再利用奠定了基础。

格栅舵目前是国际公认的火箭回收技术。世界上唯一重复的美国猎鹰9号火箭使用的是电网舵技术。

2015年12月,在第18次发射猎鹰9号火箭时,一名儿童第一次成功着陆。孩子回到大气层后,放慢速度并调整箭头的姿态。当接近地面时,火箭的前四个火箭翼部署以稳定箭头的姿态。主发动机再次点火,火箭进一步减速,并且一个子级逐渐接近地面着陆场以实现软着陆。

据介绍,采用电网舵技术实现长征二级C级子的准确着陆,使中国成为仅次于美国的第二个掌握该技术的国家。

但是,重复使用火箭还有很长的路要走。为了实现再利用,火箭不仅要“下降”,还要“稳定”。

龙乐豪曾经说过,中国反复使用航空公司应该遵循部分重用的发展战略,以充分重用。未来,新型运载火箭将从项目开发之初开始发展。

在实施计划中,龙乐浩指出,火箭将采用核心垂直和助推器捆绑整体垂直着陆恢复方法:两个助推器捆绑一个孩子然后垂直着陆并重新使用。在火箭的第一级和第二级分离后,采用整体垂直着陆返回模式实现减速和着陆,并根据不同的任务要求返回原始发射场或其他发射场。

“开发空间运输系统的再利用可以支持未来空间的大规模开发和利用,并形成廉价的全球运输工具,以促进空间应用产业的快速发展。”龙乐豪说。

新京报记者倪伟通讯员严嘉麟