中國精度:2000噸的大火箭發(fā)射平臺,定位精度毫米級

2020年7月17日,長征五號遙四運(yùn)載火箭的活動發(fā)射平臺轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射工位。活動發(fā)射平臺長近30米,寬20余米,加上臍帶塔高度近70米,重2000余噸,如此龐然大物定位精度卻達(dá)±5毫米,技術(shù)杠杠的!

航天科技集團(tuán)一院“長五”發(fā)射平臺設(shè)計人員邢然,在控制室內(nèi)密切觀察著發(fā)射臺的每一次移動。
經(jīng)過一系列的加速操作,活動發(fā)射平臺以25米/分鐘的速度駛向發(fā)射區(qū);在到達(dá)發(fā)射場坪后,發(fā)射平臺速度降至4米/分鐘;在到達(dá)發(fā)射點(diǎn)2米左右時,觸發(fā)減速觸發(fā)塊后發(fā)射平臺減速到0.8米每分鐘;在到達(dá)發(fā)射點(diǎn)50毫米左右,觸發(fā)定位塊后發(fā)射平臺自動停車,實(shí)現(xiàn)一次定位。
駕駛室內(nèi)的邢然發(fā)現(xiàn)活動發(fā)射平臺與定位點(diǎn)之間還有5毫米的距離,他啟動“二次定位”功能,先前進(jìn)15毫米,再后退10毫米,定位點(diǎn)分毫不差。
高超的停車技術(shù)為何要實(shí)現(xiàn)如此精準(zhǔn)的定位?長五火箭總體設(shè)計人員金杰說,發(fā)射陣地上預(yù)先設(shè)置有發(fā)射點(diǎn),火箭組裝到發(fā)射平臺運(yùn)輸?shù)桨l(fā)射陣地后,火箭軸線應(yīng)該與發(fā)射點(diǎn)重合,也就是火箭的中心與發(fā)射臺上的中心重合,火箭發(fā)射時的位置才能與大地經(jīng)度和緯度重合,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)發(fā)射。

怎樣實(shí)現(xiàn)如此精準(zhǔn)的定位?長五活動發(fā)射平臺總體設(shè)計人員潘玉竹說:“平臺由16臺電機(jī)控制對應(yīng)的8對輪組,承載‘大噸位’的平臺實(shí)現(xiàn)在兩條平行軌道上的啟動、加速、勻速、減速、停車等功能、可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射平臺0.8~30米每分鐘的無極調(diào)速。”
要精準(zhǔn)到毫米級停車精度,主要靠兩個功能,一個是一次定位,另一個就是二次定位。
一次定位在平臺行走到發(fā)射工位前,觸發(fā)“前端定位傳感器”,使速度由0.8米每分鐘降為0;當(dāng)一次定位精度不夠時,二次定位能讓活動發(fā)射平臺按照10、15、20、25毫米的4個檔位進(jìn)行前后微動,如此,實(shí)現(xiàn)毫米級定位。
三個國內(nèi)之“最”
一是體型最大。我國現(xiàn)役的各型號發(fā)射平臺的規(guī)模是根據(jù)現(xiàn)役運(yùn)載火箭的實(shí)際情況研制的,在“大火箭”活動發(fā)射平臺建成之前,長征二號F火箭的發(fā)射平臺為國內(nèi)最大的發(fā)射平臺,長24 米多、寬22米,高8米多,能夠適應(yīng)最大直徑為3.35米的芯級箭體。

而航天科技集團(tuán)一院研制的“大火箭”活動發(fā)射平臺高近70米,相當(dāng)于24層樓的高度;臺體的上表面面積達(dá)600多平方米,相當(dāng)于一個半籃球場,整個平臺自重近2000噸。它是目前我國體型最大、承載能力最強(qiáng)、系統(tǒng)最復(fù)雜、技術(shù)最先進(jìn)的發(fā)射平臺。
二是集成度最高。天氣好時,在發(fā)射中心就可以看到大火箭的活動發(fā)射平臺,臍帶塔就像衛(wèi)士一樣筆直地佇立在臺體上,這在以往的火箭發(fā)射平臺上是看不到的。與以往的發(fā)射平臺相比,該平臺還少了供電車輛。它集成了機(jī)械、電控、液壓、供配電、驅(qū)動控制、空調(diào)、環(huán)境保障、環(huán)境監(jiān)測、視頻監(jiān)視、照明、加注、供氣等系統(tǒng)于一體,而且首次設(shè)置了臍帶塔、擺桿、前置設(shè)備工作間、尾端服務(wù)塔、加注管路、供氣管路、噴水管路等多項設(shè)備,是機(jī)、電、液、氣一體化大型綜合性發(fā)射平臺。
將原來發(fā)射塔上的上百臺地面設(shè)備集成在發(fā)射臺上,有什么好處?以前,更多的測試工作、連接工作,都是在固定塔上完成?,F(xiàn)在,火箭的總裝、測試、跟地面設(shè)備的接口關(guān)系,都可以在技術(shù)廠房完成。這樣在運(yùn)輸過程中就能夠保持接口不變、狀態(tài)不變。科研人員的目標(biāo)是三四天就完成發(fā)射準(zhǔn)備工作。如此一來,火箭在發(fā)射塔的準(zhǔn)備流程可以大幅度縮短。

三是技術(shù)最先進(jìn)。在活動發(fā)射平臺的上表面,有12 根像柱子一樣的支撐裝置,這是火箭在發(fā)射臺上的“座椅”,讓火箭可以坐得又直又穩(wěn),這不僅讓火箭受力較好,而且有利于火箭的瞄準(zhǔn)、發(fā)射。一般的火箭都是4 個點(diǎn)支撐,但是“大火箭”的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于以往火箭,需要增加支撐點(diǎn)。研制人員克服了技術(shù)跨度大、調(diào)整難度大等困難,研制出“十二點(diǎn)調(diào)平技術(shù)”。這項技術(shù)完全是自動控制的,以后,操作人員只要一按鍵,幾分鐘就可以使“大火箭”實(shí)現(xiàn)自動調(diào)平,安坐在發(fā)射臺上了。除了這種直觀可以看到的先進(jìn)技術(shù)外,還有一些看不到的“先進(jìn)性”。海南文昌發(fā)射場高溫、高濕、多鹽霧,但是合練任務(wù)期間,“大火箭”活動發(fā)射平臺的螺栓沒有一個生銹,這是因為在出廠前,技術(shù)人員對這些螺栓進(jìn)行了防腐工藝處理。而且,他們還在安裝螺栓時采用了一種特殊技術(shù),可以防止發(fā)射平臺在運(yùn)行、工作過程中使螺栓發(fā)生松動,完全可以保證螺栓的可靠性。這些先進(jìn)的技術(shù),讓“大火箭”穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)貋淼桨l(fā)射區(qū),靜候起飛那一刻。
仰望火星,靜待起飛,預(yù)祝順利!