2022年12月9日下午，由中國航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院（以下簡稱“火箭院”）抓總研制的捷龍三號運載火箭在黃海海域成功發(fā)射，將14顆衛(wèi)星準確送入預定軌道。值得注意的是，此次發(fā)射任務是捷龍三號運載火箭首次飛行，也是中國首次在海上實施運載火箭熱發(fā)射。

一臺筆記本電腦完成“一鍵式發(fā)射”

? 記者從火箭院了解到，捷龍三號運載火箭采用四級固體發(fā)動機串聯(lián)布局，總長約31米，箭體最大直徑2.65米，最小直徑2米，總質(zhì)量約140噸。火箭的一級發(fā)動機由航天科技集團四院研制，裝藥量達71噸，推力達到200噸。該型發(fā)動機也是目前國內(nèi)裝藥量最多、推力最大的高性能纖維纏繞復合材料殼體整體式固體發(fā)動機。

? 火箭院捷龍三號火箭總設計師管洪仁介紹，捷龍三號具有運載能力強、整流罩包絡空間大、發(fā)射方式多樣化、發(fā)射效率高等特點，在研制過程中填補了中國航天多項空白。捷龍三號在500公里太陽同步軌道運載能力達1.5噸，具有滿足主流中小衛(wèi)星組網(wǎng)發(fā)射的能力。

? 該型火箭擁有直徑3.35米和2.9米兩種構(gòu)型整流罩，能夠與多種星箭接口適配，滿足多種衛(wèi)星安裝要求。為完成此次“一箭14星”任務，研制隊伍采用了直徑3.35米整流罩，相比同規(guī)模固體運載火箭，可以給衛(wèi)星更舒適的空間。

? 在整流罩能容納更多衛(wèi)星的同時，火箭需要面對衛(wèi)星“體重”不斷攀升帶來的新情況。通常，火箭的運載能力是相對固定的，如果搭載的衛(wèi)星不斷增多，火箭只能自身不斷“減重”，將“運力”節(jié)省出來“讓給”衛(wèi)星。“輕結(jié)構(gòu)”火箭發(fā)射“重載荷”衛(wèi)星非常有挑戰(zhàn)性?；鸺邦^部”變大，也帶來空氣動力學參數(shù)設計、飛行姿態(tài)控制設計、飛行環(huán)境設計等難題。但火箭研制隊伍首次挖掘出整流罩中“倒錐段”的可用包絡空間，打造出我國目前整流罩包絡空間最大的新型商業(yè)固體運載火箭。

? 此外，捷龍三號沒有復雜的測發(fā)設備，只用一臺筆記本電腦、一個鼠標。隨著發(fā)射口令下達，鼠標輕輕一點，捷龍三號火箭便從海上沖天而起。

? 據(jù)了解，這種“一鍵式發(fā)射”的實現(xiàn)要歸功于研制團隊打造的一體化測發(fā)指揮系統(tǒng)。這種一體化設計，前端發(fā)射船部署發(fā)射控制艙，后端保障船部署一體化指揮控制艙，兩艙之間采用無線通信方式，完成對火箭的測試發(fā)射控制?；鸺兄茍F隊用5臺筆記本電腦，就完成了火箭從測試到發(fā)射所有環(huán)節(jié)的控制，包括流程的控制、數(shù)據(jù)的顯示、判斷和監(jiān)控以及對故障的實時診斷。作為一款主要面向大型星座組網(wǎng)市場的火箭，捷龍三號充分發(fā)揮固體火箭生產(chǎn)制造及發(fā)射一體化優(yōu)勢，單發(fā)火箭從星箭對接到發(fā)射不超過一周，可實現(xiàn)一周一發(fā)的高頻次發(fā)射。

“海上熱發(fā)射是世界級難題”

? 海上發(fā)射航落區(qū)安全性好、發(fā)射軌道靈活、發(fā)射效率高的優(yōu)勢此前已通過長征十一號運載火箭的成熟應用得到檢驗。然而長征十一號采用的是冷發(fā)射方式，捷龍三號運載火箭的首飛成功，不僅進一步完善我國運載火箭型譜，還實現(xiàn)了中國運載火箭從海上冷發(fā)射到海上熱發(fā)射的跨越，填補了國內(nèi)技術空白。

? 據(jù)專家介紹，冷、熱發(fā)射的區(qū)別在于點火的一瞬間。冷發(fā)射是利用彈射器把火箭彈射到空中再點火，它的優(yōu)點是盡最大可能保護發(fā)射平臺，但發(fā)射能力有限；熱發(fā)射則是發(fā)動機點火后直接將火箭推出發(fā)射架。由于箭體規(guī)模增大，捷龍三號火箭創(chuàng)新性地采用了框式導向海上熱發(fā)射方案，攻克了待發(fā)穩(wěn)定性、離架安全性、燃氣流排導和熱防護設計等技術難題，在確保發(fā)射安全性前提下，有效縮短發(fā)射流程、降低發(fā)射成本。

“海上熱發(fā)射是世界級難題，放眼國際航天，成功案例少之又少。”火箭院捷龍三號火箭型號地面總體副主任設計師王暉介紹稱，相較于冷發(fā)射，采用熱發(fā)射的火箭起飛速度較慢，發(fā)射可控性、安全性受到海況影響更大。實現(xiàn)火箭穩(wěn)定的垂直待發(fā)和可控的安全飛行是首要難題。據(jù)了解，由于面臨復雜海況，火箭在起豎過程中容易出現(xiàn)偏載，在垂直待發(fā)階段可能出現(xiàn)傾覆，在飛行初期會出現(xiàn)姿態(tài)不易控制等情況。為此，研制團隊花費半年時間參考國外海上發(fā)射技術，論證了多個總體技術方案，進行大量仿真計算，最終完成了中國固體運載火箭從冷發(fā)射到熱發(fā)射的跨越。

? 管洪仁表示，未來研制隊伍還將積極探索液體火箭海上發(fā)射能力，真正實現(xiàn)“冷熱兼?zhèn)洹薄肮桃杭嫒荨薄肮潭?機動”“一次出海多次發(fā)射”等更加完備的海上發(fā)射能力。

? 此外，山東東方航天港正在建設更加專業(yè)的海上發(fā)射船，力爭實現(xiàn)一次出海多次發(fā)射；其還并行論證海上固定發(fā)射平臺，持續(xù)降低海上發(fā)射對火箭的要求，通過“固定+機動”模式，大幅提高海上發(fā)射的經(jīng)濟性和靈活性。

（摘自《環(huán)球時報》樊巍、王偉童）