在2月11日中國科學(xué)院頒布的年度系列獎(jiǎng)項(xiàng)中，力箭一號(hào)運(yùn)載火箭（以下簡稱力箭一號(hào)）研制團(tuán)隊(duì)作為近5年內(nèi)完成重大成果的研究集體，獲得2022年“中國科學(xué)院年度團(tuán)隊(duì)”稱號(hào)。
力箭一號(hào)于2022年7月27日成功首飛。這型由中國科學(xué)院力學(xué)研究所抓總、北京中科宇航技術(shù)有限公司參與研制的四級(jí)固體運(yùn)載火箭，是我國當(dāng)前運(yùn)載能力最強(qiáng)的固體運(yùn)載火箭，在運(yùn)載能力、入軌精度、性價(jià)比等方面邁入世界先進(jìn)行列。
科技日?qǐng)?bào)記者4月7日從北京中科宇航技術(shù)有限公司了解到，該火箭研制團(tuán)隊(duì)突破了大噸位固體運(yùn)載器總體優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn)技術(shù)等多項(xiàng)重大關(guān)鍵技術(shù)，其中13項(xiàng)技術(shù)為國內(nèi)首次使用。而這支年輕的研制團(tuán)隊(duì)，在一次次追求極致的過程中不斷成長，最終交出了完美的答卷。
(相關(guān)資料圖)
首次搭建總體協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)
力箭一號(hào)總體副總師史曉寧參與了火箭的全部研制工作。作為該火箭總體設(shè)計(jì)師，他的主要工作是解決各部分之間相容性的問題，讓各個(gè)系統(tǒng)、設(shè)備、軟件等都可以匹配、協(xié)同。
“在力箭一號(hào)的研制過程中，既要做到考慮全局，也要做到具體問題具體分析?！笔窌詫幷f。
力箭一號(hào)的總體和單機(jī)產(chǎn)品技術(shù)攻關(guān)工作較多，很多單機(jī)產(chǎn)品在研制初期出現(xiàn)不滿足總體指標(biāo)要求的問題。
為了保證火箭飛行的可靠性，同時(shí)不降低運(yùn)載系數(shù)等核心指標(biāo)，針對(duì)新研發(fā)的核心單機(jī)產(chǎn)品，史曉寧要求總體設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和外協(xié)單位集智攻關(guān)、協(xié)同工作，改變傳統(tǒng)產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量把控模式，通過參數(shù)聯(lián)合設(shè)計(jì)、試驗(yàn)工況優(yōu)化設(shè)置、強(qiáng)制檢驗(yàn)點(diǎn)把控、聯(lián)合開展質(zhì)量問題歸零等多項(xiàng)措施，提高了研制效率，并實(shí)現(xiàn)了大量的技術(shù)創(chuàng)新。
史曉寧帶團(tuán)隊(duì)成員將火箭傳統(tǒng)的“總體—分系統(tǒng)—單機(jī)”研制流程，優(yōu)化為總體面向單機(jī)的快速迭代研制模式，實(shí)現(xiàn)從各系統(tǒng)單專業(yè)“局部優(yōu)化”到總體方案“全局優(yōu)化”的轉(zhuǎn)變。
在該火箭的研制過程中，他們通過搭建總體協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，淡化和虛化分系統(tǒng)的概念，面向單機(jī)開展多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，為專業(yè)融合發(fā)展和新技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)造了條件。最終，火箭運(yùn)載系數(shù)達(dá)到1.12%，與國際先進(jìn)水平比肩。
從立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)到發(fā)射，史曉寧全程參與。技術(shù)上的事，大大小小，他全裝在心里。“我就是憋著一股勁，要把這件事干成?！彼f。
實(shí)現(xiàn)固液融合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
研制力箭一號(hào)期間，團(tuán)隊(duì)成員實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)首個(gè)固液融合低成本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這是該火箭應(yīng)用的最關(guān)鍵、最具創(chuàng)新性的技術(shù)之一。
為了實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)創(chuàng)新，力箭一號(hào)結(jié)構(gòu)副總師張延瑞帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員克服了極大的困難。
力箭一號(hào)的直徑規(guī)模介于傳統(tǒng)固體火箭和液體火箭之間，而結(jié)構(gòu)形式的選取直接影響火箭的運(yùn)載系數(shù)與承載能力。傳統(tǒng)固體火箭結(jié)構(gòu)部段一般為整體成型網(wǎng)格加筋結(jié)構(gòu)形式，其優(yōu)點(diǎn)是整體剛度較好，但缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)效率較低、成本偏高。液體火箭使用的蒙皮桁條結(jié)構(gòu)形式承載效率較高，但蒙皮厚度較薄，在飛行環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生較大力學(xué)環(huán)境效應(yīng)，對(duì)電氣設(shè)備工作產(chǎn)生不利影響。
固液融合結(jié)構(gòu)，是在僅涉及承載功能的部段中使用蒙皮桁條結(jié)構(gòu)，在涉及承載和分離功能的部段中使用整體成型結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮兩種結(jié)構(gòu)各自的優(yōu)勢(shì)，在確保分離可靠性的同時(shí)減輕結(jié)構(gòu)重量、降低生產(chǎn)制造成本。
“固液融合結(jié)構(gòu)一方面通過優(yōu)化傳力路徑提高結(jié)構(gòu)部段承載可靠性，另一方面通過結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化、提升結(jié)構(gòu)部段局部和整體剛度，大大改善了設(shè)備安裝處的力學(xué)環(huán)境，并成功通過了地面和飛行試驗(yàn)考核?！睆堁尤鸨硎尽?/p>
為了保證固液融合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的正確性，需要開展大量仿真分析和試驗(yàn)驗(yàn)證工作。
“航天事業(yè)的特殊性，要求我們必須全力以赴?！睆堁尤鹫f。
于是，他帶領(lǐng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)研制團(tuán)隊(duì)成員不斷迭代改進(jìn)方案，攻克了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真分析、加工制造和試驗(yàn)驗(yàn)證中的重要關(guān)鍵技術(shù)，為固體火箭結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展提供了新思路。
研制合二為一的航電系統(tǒng)
每每談起力箭一號(hào)的航電系統(tǒng)，該火箭航電副總師朱永泉總是充滿驕傲。
傳統(tǒng)運(yùn)載火箭航電系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立研制，會(huì)帶來箭上設(shè)備數(shù)量多、接口復(fù)雜等問題。
力箭一號(hào)擁有國內(nèi)首個(gè)將測(cè)量和控制合二為一的航電系統(tǒng)：將測(cè)量核心計(jì)算機(jī)集成在綜合電子設(shè)備里，實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的傳輸和采集。這種合二為一的優(yōu)化整合，減少了箭上單機(jī)產(chǎn)品、釋放了載荷、降低了系統(tǒng)復(fù)雜性，為單機(jī)功能化、模塊化和軟件定義硬件提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
在研制初期，朱永泉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員對(duì)綜合電子技術(shù)開展了深入調(diào)研，決定采用符合VPX標(biāo)準(zhǔn)的單機(jī)架構(gòu)，隨后研制了CPU模塊、電源模塊、配電模塊、時(shí)序輸出模塊、數(shù)據(jù)綜合模塊等8種通用板卡。
“結(jié)合系統(tǒng)需求將8種板卡進(jìn)行組合，就能形成飛行控制組合、智能測(cè)控組合、二級(jí)一體化組合、數(shù)據(jù)采編組合等系列化綜合電子產(chǎn)品?！敝煊廊f。
研制航電系統(tǒng)，需要開展大量綜合試驗(yàn)。朱永泉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員歷時(shí)10個(gè)月，開展了一系列試驗(yàn)工作。從初步分析到后期驗(yàn)證，他們逐一解決各項(xiàng)難題，最終充分驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性、功能性和穩(wěn)定性。
攻克135噸多油缸起豎技術(shù)
力箭一號(hào)發(fā)射場(chǎng)具備發(fā)射區(qū)全箭環(huán)境保障及發(fā)射設(shè)備長期存放環(huán)境保障功能，能夠大幅節(jié)約地面保障設(shè)備經(jīng)費(fèi)。
該發(fā)射場(chǎng)是力箭一號(hào)發(fā)射支持副總師胡小偉和團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)成果。
設(shè)計(jì)之初，胡小偉就立下了軍令狀，“要在茫茫戈壁灘上干出一番事業(yè)”。
在胡小偉的帶領(lǐng)下，該小組成員用不到兩年的時(shí)間就攻克了多油缸起豎載荷同步和工藝實(shí)現(xiàn)難題，完成了135噸火箭起豎試驗(yàn)的驗(yàn)證工作。
“關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)和突破，降低了固體運(yùn)載火箭的發(fā)射保障條件，提升了其響應(yīng)速度，為我國的固體運(yùn)載火箭技術(shù)達(dá)到世界最強(qiáng)水平提供了重要支撐?！北本┲锌朴詈郊夹g(shù)有限公司副總裁諸方舟說。
“是同事支持了我，是組織培養(yǎng)了我，是事業(yè)激勵(lì)了我，全力以赴就是為了對(duì)得起自己的追求，對(duì)得起祖國對(duì)我的教育和培養(yǎng)?！泵鎸?duì)上級(jí)的肯定和同志們的贊揚(yáng)，胡小偉總是這樣說。
未來，這支年輕的隊(duì)伍將以堅(jiān)定的意志、高昂的熱情投入到每次火箭研制任務(wù)中，把中華民族探索太空之夢(mèng)延伸得更遠(yuǎn)，為建設(shè)航天強(qiáng)國、科技強(qiáng)國、質(zhì)量強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。
（原標(biāo)題：“力箭”出鞘，直上九霄）
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