神十五發射蓄勢待發 「神箭」長征二號F更可靠、安全

撰文:陳進安
出版:更新:

搭載神舟十五號載人飛船的長征二號F遙十五運載火箭周一(21日)轉運至發射區,將執行太空站建造階段的最後一次載人飛行任務。據「中國載人航天」微信公眾號周四(24日)介紹,「神箭」長征二號F可靠性安全性再度提升,包括在長征二號E基礎上,增加了逃逸系統和故障檢測處理系統,其可靠性指標從0.91提升至0.97,安全性指標達0.997。

據介紹,自中國太空站建造以來,長征二號F運載火箭(下稱長二F)迎來高密度發射任務,並不斷通過技術創新和設計改進以滿足新的任務需求,其可靠性指標已由原來的0.97提升至0.98,安全性指標提升至0.99996,代表火箭發射10萬次才會有4次逃逸失敗的可能。

其中低空逃逸,特別是發射台逃逸,是長二F運載火箭所有逃逸程序中最複雜的。經分析,長二F運載火箭聯合飛船系統發現,在少量低空風的作用下,發射台逃逸時有返回艙落點距離發射點小於500米的情形,可能會造成返回艙重新落入故障火箭爆炸範圍內,威脅航天員的生命安全。針對有風情況下發射台逃逸,科研人員提出改變逃逸飛行器控制發動機點火策略,以提高對於低空風場的適應性。結果顯示,採取更改控制逃逸發動機點火策略、在射前決策控制發動機點火狀態的措施,可提高在低空風的作用下返回艙落點遠離危險區的概率。

發射台逃逸控制發動機點火方向示意圖。(「中國載人航天」微信公眾號)

另一方面,科研人員針對全箭各系統產品,特別是新研產品重新開展了一輪故障模式及影響分析工作(FMEA),包括設計FMEA、工藝FMEA和軟件FMEA,覆蓋準備階段、發射階段、飛行階段和逃逸階段,查找薄弱環節,確認設計改進和使用補償措施的充分性和有效性;對於繼承前期或僅相對前期適應性更改的產品,對其FMEA進行了覆查、確認。通過設置強制檢驗點等措施,全箭故障發生的概率進一步降低,火箭可靠性得以提升。

科研人員還針對點火-起飛、逃逸塔分離、助推器分離、級間分離、整流罩分離、船箭分離共6個正常飛行時序功能,4個逃逸程序和船箭應急分離飛行時序功能,共11個關鍵環節開展指標閉合性檢查。通過對火箭各系統射前地面工作流程和飛行時序的設計正確性,系統間時序動作協調匹配性,控制系統、火工品、發動機等重要產品的設計狀態、實際指標等重要因素進行覆查確認,保證全箭飛行動作的穩妥可靠。

最後,科研人員優化了測試發射流程,基於「滾動備份」的發射模式,設計了「串行」和「並行」兩種測試發射流程,在此基礎上將兩者的優點結合起來,設計了「串並行」測試發射流程,其可比「串行」模式節省7天時間,比「並行」模式僅多4天,不僅高效利用了人力資源,還可以兼顧整流罩線和逃逸塔線的工作,提高發射場工作效率。