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“小翅膀”助火箭一子级精准控制落区 保证航天环境安全

来源: 南方日报网络版     时间: 2021-10-18 00:30:06
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“小翅膀”助火箭一子级精准控制落区 保证航天环境安全

发射现场 孙公明 摄

中新网上海10月14日电 (郑莹莹 郭超凯 马帅莎)在距离发射场约600多公里的陕西省商洛市 ,14日晚 ,长征二号丁在成功将“太阳探测科学技术试验卫星”等11颗卫星精确送入预定轨道后,首次应用栅格舵控制系统,实现一子级落区范围缩小80%以上的目标。

近年来 ,随着中国航天发射任务趋于高密度发射态势 ,落区的环境安全成为大众关注的焦点 。众所周知,火箭发射过程中通常会执行多次分离程序 ,如一二级分离、卫星整流罩分离 、星箭分离等 。尽管分离后的大部分火箭残骸会在经过大气层时烧毁,但还是会有残体坠落到地面 ,一旦不受控的火箭箭体落到人口稠密地区,将会严重危及到落区内群众的生命财产安全。因此,实现精准落区控制,保证落区环境安全是航天事业在快速发展过程中亟待解决的问题。

栅格舵到底是什么“神器”?简单来说,栅格舵是一种火箭飞行姿态控制装置,设计师称之为火箭一子级的“小翅膀”。举个形象的例子,小鸟或飞机的滑翔是借助风与翅膀在一定角度下产生的推力来实现的 ,这个推力可以控制小鸟或飞机的行进方向。火箭的栅格舵也正是利用这样一种气动特性原理,通过风作用在舵面上所产生的不同大小、不同方向的推力 ,导引一子级朝落区目标点机动飞行。其中,栅格舵的舵面大小 、栅格数量和厚度等因素都将影响其气动特性 ,这就需要设计师精心设计、选材和试验,确保火箭残骸能够准确落在设定区域。

中国航天科技集团八院805所研制的栅格舵落区控制系统主要由“耐热 、轻质 、坚固”可折展精准转动的栅格舵结构系统和低成本、高集成度一体化电气系统构成。栅格舵结构系统的舵面能承受上千度高温和数吨载荷,重量却仅为同类产品的1/3,成本仅为1/5,为火箭插上了“灵巧挥动”的翅膀。

另外,本次长二丁栅格舵控制系统新增排放子系统,通过氧化剂在空中排放的方式,有效降低一子级在空中解体的概率,从而保障落区安全性;新增分离体测量装备,采用两种定位方式进行实时落点预测,为残骸搜寻提供更加准确的位置信息 。据了解,栅格舵控制系统的成功应用有望为中国后续垂直起降重复使用运载火箭的研制打下基础。(完)

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