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观点:砥砺前行成就运载火箭的技术之美

观点:砥砺前行成就运载火箭的技术之美 中国航天报
2019-04-08
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导读:在高风险与高难度的历练下 运载火箭不断发展并成就了其特有的技术之美

2019年3月,国内一家航天创业公司发射固体运载火箭,在一二级分离之后,火箭姿态发散,最终发射失利。根据该公司发布的信息显示,故障定位在箭上速率陀螺出现问题。

行业内外有感慨、有鼓励、有研讨,也有反思。运载火箭研制与飞行中存在高风险、高难度,但是运载火箭“扶摇直上九万里”的气势也给无数人带来探索浩瀚宇宙的无尽好奇和追求。在高风险与高难度的历练下,运载火箭不断发展并成就了其特有的技术之美,这可能是大家喜爱运载火箭的原因之一。

运载火箭的技术美之一:体现了总体与局部、天与地、复杂与简单、宏观与微观的平衡美。

中国航天事业奠基人钱学森提出的航天系统工程是研究和处理航天型号研制过程中跨学科集成以及跨部门协作的基本理论和方法,源于航天型号研制和管理的工程实践,其作用是把需求演化成为现实的航天系统产品。

运载火箭研制工程是一个庞大而复杂的系统,需要考虑的因素众多,既有测试、发射与飞行中总体与各系统之间的技术因素,也有设计、生产、试验中各种管理因素。航天系统工程理论和方法要求我们在运载火箭研制中需综合考虑从总体概念设计到飞行应用的全寿命周期活动。这其中需综合集成多种学科、多专业技术,需组织多名科技和管理人员协同工作,需保持整个研制过程中技术、经费和进度的协调进展。

成功是运载火箭不懈的追求,而“细节决定成败”是运载火箭重要的质量控制理念。或许若干个人的努力、若干个产品的可靠性均不能决定一枚运载火箭的成功,但一个螺丝钉或电缆的安装、一个设计参数偏差的选取、一个产品的故障等均有可能造成火箭的失败。比如,挑战者号航天飞机由于助推器0型密封圈失效,在发射后73秒解体;哥伦比亚号航天飞机由于隔热瓦脱落导致在返航过程中爆炸坠毁。

快速聚焦、充分识别影响飞行任务成败的关键细节,对产品实现的关键过程和产生质量问题的深层原因以及薄弱环节加以放大,采取量化、细化的方式和工具手段进行控制和改进,是提高运载火箭飞行可靠性的质量控制思路。

运载火箭的技术美之二:运载火箭体现了基础理论与科技工程、基础工业与技术水平的融合美。

俄罗斯航天之父齐奥尔科夫斯基提出现代火箭理论后,经罗伯特.戈达德、冯·布劳恩、钱学森等一系列大科学家的努力和发展,目前已经基本成熟。但这仅仅是基本理论的成熟,在运载火箭研制中仍有大量基础理论认识、科技工程实现以及两者交叉的问题需要研究。

一是存在“知其然,却不知其所以然”的科学问题比如发动机燃烧稳定性问题。

二是存在理论研究精细化的问题比如热环境的准确预示等。

三是存在理论与工程相结合的问题,比如现代控制理论和智能控制算法的应用问题。站在数学的高度来看待科学问题,站在物理的角度看待工程实现问题,高度重视学科交叉,加强地面试验和数字试验,用充分的试验验证解决理论与工程的结合问题。

航天技术带动和促进基础工业的发展,而基础工业为航天技术发展提供重要条件和保证。几十年来,从材料、元器件、操作系统,到生产制造、试验手段,通过航天技术发展需要牵引和航天技术成果转化带动了一大批基础工业能力的提升,包括集成电路、轻质合金、复合材料等。

面向未来,我们仍需加强研究,实现核心原材料及关键电子元器件的全面国产化、高端制造装备研制、新材料研制及应用等,只有基础工业进一步发展,运载火箭等航天产品的综合技术水平オ能进一步提升。

运载火箭的技术美之三:运载火箭体现了科技进步与产业发展、产业发展与大众生活的和谐之美。

科技在不断进步,运载火箭等航天产品也逐步由科学研究向航天产业方向发展。航天产业技术集成度高的技术特征,决定了它与众多领域有着广泛的产业关联,当航天创新成果广泛扩散后,就会有力推动众多高新技术产业领域的发展,又必然从总体上提升了整个社会的产业结构,并反哺航天。

目前,从运载火箭到天基通信网络等空间基础设施,再到卫星数据地面应用,已经逐步形成高效集成的航天产业发展格局,不断绘就航天创造美好生活的和谐场景。

我们一定要相信,砥砺前行终会成就运载火箭技术之美。


文/陈海鹏

编辑/高一鸣 曹郁展(实习生)

监制/许斌

【声明】内容源于网络
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中国航天报
《中国航天报》创刊于1986年,是中国唯一一家权威介绍航天高科技产业的报纸,由中国航天科技集团有限公司和中国航天科工集团有限公司主办。
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