科技日?qǐng)?bào)記者 付毅飛

2022年12月7日，快舟十一號(hào)固體運(yùn)載火箭在我國(guó)酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空，成功將行云交通VDES試驗(yàn)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。

譚青海 鄧滕飛?攝

(資料圖片僅供參考)

快舟十一號(hào)固體運(yùn)載火箭工程研制由國(guó)家航天局批復(fù)立項(xiàng)，中國(guó)航天科工負(fù)責(zé)工程抓總研制，所屬航天三江九部承擔(dān)總體研制任務(wù)。作為快舟系列固體運(yùn)載火箭家族新型“重量級(jí)成員”，快舟十一號(hào)固體運(yùn)載火箭700公里太陽(yáng)同步軌道運(yùn)載能力不小于1噸，相比較快舟一號(hào)甲固體運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力提升5倍左右，能更好地滿足衛(wèi)星規(guī)模化、高密度、快速發(fā)射的需求。

黨的十八大以來(lái)，航天三江聚焦航天重大戰(zhàn)略需要和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展急需，在國(guó)家航天局和中國(guó)航天科工支持下，積極實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，啟動(dòng)了快舟系列固體運(yùn)載火箭的立項(xiàng)研制，踐行新一代航天發(fā)射與應(yīng)用重大戰(zhàn)略部署。

其中，快舟十一號(hào)固體運(yùn)載火箭的研制，是一部航天人的追夢(mèng)史，記錄著研發(fā)團(tuán)隊(duì)的艱苦創(chuàng)業(yè)歷程。

別人沒(méi)走過(guò)的路

航天三江對(duì)小型固體運(yùn)載火箭的研發(fā)可追溯到10年前。

當(dāng)時(shí)研發(fā)團(tuán)隊(duì)洞察到，固體運(yùn)載火箭具備成本低、可靠性高、保障要求低、快速發(fā)射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可滿足衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等星座部署快速、批量發(fā)射需求，將成為支撐航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)的重要發(fā)展方向之一。

2012年，航天三江成功完成快舟一號(hào)固體運(yùn)載火箭的方案飛行試驗(yàn)，并在2013年、2014年采用國(guó)際首創(chuàng)的星箭一體化技術(shù)，成功完成兩次飛行試驗(yàn)，將快舟一號(hào)、快舟二號(hào)衛(wèi)星準(zhǔn)確送入預(yù)定軌道，創(chuàng)造了中國(guó)航天發(fā)射的最快紀(jì)錄。2017年，該型火箭的升級(jí)版——快舟一號(hào)甲固體運(yùn)載火箭成功實(shí)施中國(guó)商業(yè)航天首次飛行試驗(yàn)，目前已完成18次飛行任務(wù)，保持常態(tài)化發(fā)射。

為進(jìn)一步提升我國(guó)快速進(jìn)入空間的能力，航天三江于2014年開(kāi)始快舟十一號(hào)固體運(yùn)載火箭的科研攻關(guān)。“要走一條創(chuàng)新的路，走一條別人沒(méi)有走過(guò)的路。唯有如此，快舟火箭才能在一眾火箭中脫穎而出?！毖兄浦?，快舟系列火箭總設(shè)計(jì)師提出要求。在自主研發(fā)中攻關(guān)核心和關(guān)鍵技術(shù)，這一理念深入研發(fā)團(tuán)隊(duì)每位成員心中。

由于很多技術(shù)當(dāng)時(shí)在國(guó)內(nèi)尚處空白，也沒(méi)有研制經(jīng)驗(yàn)可借鑒，大家只能摸著石頭過(guò)河。工程總體與各分系統(tǒng)設(shè)計(jì)師集智攻關(guān)，創(chuàng)新采用高載荷比快速發(fā)射運(yùn)載火箭總體設(shè)計(jì)方案，把總體設(shè)計(jì)方案的創(chuàng)新做到極致。

創(chuàng)新路上必有無(wú)數(shù)挑戰(zhàn)

與快舟一號(hào)甲固體運(yùn)載火箭相比，快舟十一號(hào)固體運(yùn)載火箭從外觀上看“個(gè)頭”放大、“體重”增加，但其研制難度呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，許多風(fēng)險(xiǎn)難以預(yù)料。

在首次地面點(diǎn)火試驗(yàn)時(shí)，火箭固體發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生了爆炸，現(xiàn)場(chǎng)黑煙滾滾、一片狼藉，發(fā)動(dòng)機(jī)、試車臺(tái)、測(cè)試設(shè)備等全部炸壞。團(tuán)隊(duì)列舉出所有可能的故障，通過(guò)大量仿真和試驗(yàn)工作，一項(xiàng)項(xiàng)驗(yàn)證、排除，終于找到了失敗原因。

為了提升某結(jié)構(gòu)可靠性，團(tuán)隊(duì)嘗試在某關(guān)鍵部件上采用一體化方案，但特殊的殼體結(jié)構(gòu)形式、高性能要求等，為此帶來(lái)一系列難題。經(jīng)過(guò)不懈努力，團(tuán)隊(duì)最終攻克一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的輕質(zhì)化、高可靠性、低成本?；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)順利通過(guò)環(huán)境試驗(yàn)、地面點(diǎn)火試驗(yàn)、飛行試驗(yàn)。

除了火箭的固體動(dòng)力，火箭上面級(jí)的液體動(dòng)力——液體姿控動(dòng)力系統(tǒng)，成為研制過(guò)程中的又一“攔路虎”。由于該系統(tǒng)技術(shù)難度大，研制艱難，導(dǎo)致發(fā)射時(shí)間一再推遲。在大家一籌莫展之際，火箭總設(shè)計(jì)師創(chuàng)新提出可實(shí)現(xiàn)液體姿控動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能一體化設(shè)計(jì)的全新技術(shù)路線，為團(tuán)隊(duì)指明了前進(jìn)方向。在經(jīng)歷液體姿控動(dòng)力系統(tǒng)驗(yàn)證試驗(yàn)“首次失敗后成功，又失敗再成功”的5年曲折坎坷，團(tuán)隊(duì)終于啃下這塊“硬骨頭”。

為了提升火箭的載荷比（發(fā)射載荷質(zhì)量與火箭起飛質(zhì)量之比），隊(duì)員們每“克”必爭(zhēng)，絞盡腦汁在箭體重量上想辦法。通過(guò)不斷結(jié)構(gòu)優(yōu)化、材料篩選和實(shí)物驗(yàn)證，他們選定一種新型復(fù)合材料對(duì)箭體主結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，極大減輕了箭體重量。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)盡可能摸清火箭設(shè)計(jì)偏差量，探明火箭設(shè)計(jì)余量，能減則減，讓火箭載荷比大幅提升。

幾年間，快舟火箭研發(fā)團(tuán)隊(duì)一路闖關(guān)奪隘，相繼攻克了高載荷比快速發(fā)射總體技術(shù)和大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、液體姿控動(dòng)力系統(tǒng)、大噸位車載機(jī)動(dòng)發(fā)射、無(wú)依托快速測(cè)發(fā)等一系列先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品，進(jìn)一步突顯了快舟系列運(yùn)載火箭“移動(dòng)測(cè)試對(duì)接、移動(dòng)發(fā)射、移動(dòng)云測(cè)控”等特點(diǎn)，提升快速發(fā)射能力，適應(yīng)多樣化發(fā)射任務(wù)。

同時(shí)，團(tuán)隊(duì)在研制過(guò)程中大膽引進(jìn)系統(tǒng)外企業(yè)參與配套產(chǎn)品研制生產(chǎn)，不僅提高了資源配置效率，降低了產(chǎn)品生產(chǎn)成本，而且還提高了研發(fā)組織效率，縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期。航天三江黨委書(shū)記、董事長(zhǎng)馮杰鴻介紹，在快舟系列火箭研發(fā)過(guò)程中，航天三江探索采用社會(huì)化的發(fā)展模式，開(kāi)創(chuàng)了“航天質(zhì)量管理+靈活響應(yīng)市場(chǎng)”的“快舟模式”。

關(guān)鍵詞： 運(yùn)載火箭