文章來(lái)源：中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司 發(fā)布時(shí)間：2019-12-24
11月3日，在太原衛(wèi)星發(fā)射中心，由航天科技八院研制的長(zhǎng)征四號(hào)乙運(yùn)載火箭帶著4顆衛(wèi)星升空。與此同時(shí)，在約600公里外的湖北省十堰市鄖西縣，柵格舵系統(tǒng)負(fù)責(zé)人陳雪巍抬頭仰望、掃視天空。終于，在發(fā)射六七分鐘后，一個(gè)小點(diǎn)出現(xiàn)在他的視野中，越來(lái)越大、越來(lái)越清晰，它就是完成任務(wù)的火箭一子級(jí)。這個(gè)長(zhǎng)達(dá)27米、直徑3.35米的大家伙最終落在了距離陳雪巍幾公里外的石頭山上。這一刻，他不是心驚膽戰(zhàn)，而是心花怒放。
綠色航天 落區(qū)范圍縮小85%
近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，原來(lái)人煙稀少的內(nèi)陸火箭落區(qū)逐步發(fā)展成人口稠密區(qū)域，再加上我國(guó)航天發(fā)射任務(wù)趨于高密度發(fā)展態(tài)勢(shì)，落區(qū)環(huán)境安全成為大眾關(guān)注的焦點(diǎn)。
在國(guó)外，火箭回收技術(shù)早已進(jìn)入嘗試階段，有些國(guó)家已經(jīng)取得過(guò)成功。在我國(guó)，精準(zhǔn)控制落區(qū)一直是航天人研究的課題。隨著技術(shù)的發(fā)展成熟，一子級(jí)柵格舵落區(qū)控制系統(tǒng)被提上日程。
長(zhǎng)四乙火箭總設(shè)計(jì)師助理金益輝介紹：“之所以叫‘柵格舵’，是因?yàn)閺耐獗砜淳拖窠o火箭安裝了4只小翅膀。這翅膀不同于普通的平面翼，它是鏤空的，呈柵格狀，讓火箭看起來(lái)更像個(gè)大羽毛球。使用柵格舵系統(tǒng)，給無(wú)控的一子級(jí)裝上‘翅膀’，讓它不僅知道自己該往哪飛，而且還能飛到指定地點(diǎn)去。”
此次發(fā)射中采用的柵格舵是一種高效的新型氣動(dòng)穩(wěn)定和控制舵面，具有很好的升力特性，緊貼箭體折疊安裝，使用時(shí)再展開(kāi)，不影響主任務(wù)飛行。柵格舵系統(tǒng)飛行試驗(yàn)的成功將大幅改善落區(qū)環(huán)境安全，為后續(xù)可重復(fù)使用運(yùn)載火箭的研制奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
目前來(lái)看，該系統(tǒng)可以使一子級(jí)落區(qū)范圍縮小85%以上，極大地改善和緩解落區(qū)環(huán)境的安全，避免大規(guī)模人員疏散、生命財(cái)產(chǎn)損失和有關(guān)糾紛，是積極履行社會(huì)責(zé)任和發(fā)展綠色航天的必然選擇，在各方面都具有重要意義。
技術(shù)創(chuàng)新 高標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)對(duì)困難
全新的型號(hào)、全新的技術(shù)，可繼承的太少、可借鑒的更少……自主創(chuàng)新是唯一的出路。
自開(kāi)展研制工作以來(lái)，柵格舵系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、航天科技八院805所就高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，通過(guò)自主創(chuàng)新、精益求精、刻苦鉆研，研發(fā)出“耐熱、輕質(zhì)、堅(jiān)固”可折展精準(zhǔn)轉(zhuǎn)動(dòng)的柵格舵結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、低成本高集成度一體化電氣系統(tǒng)和新模式獨(dú)立測(cè)量系統(tǒng)。
柵格舵電氣系統(tǒng)是控制柵格舵的“大腦”，它通過(guò)發(fā)送指令指揮舵面偏轉(zhuǎn)，引導(dǎo)一子級(jí)箭體向目標(biāo)點(diǎn)飛行。據(jù)陳雪巍介紹，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)摒棄傳統(tǒng)繁雜的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，選用了綜合電子技術(shù)，將測(cè)量、導(dǎo)航控制、遙測(cè)等功能整合到一個(gè)長(zhǎng)寬高都不到20厘米的小盒子中，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)規(guī)模。
“此次創(chuàng)新使用了鈦合金激光焊接成形的工藝方法。”柵格舵生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)、800所宇航事業(yè)部柵格舵項(xiàng)目負(fù)責(zé)人周改超解釋。
精益求精 初心匠心保障質(zhì)量
柵格舵產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)看似簡(jiǎn)單，但尺寸精度要求極高，研制過(guò)程中須經(jīng)過(guò)大量反復(fù)和試錯(cuò)，逐步摸索；產(chǎn)品從零件完工開(kāi)始需經(jīng)過(guò)組件裝配、激光焊接、整體加工等多道工序，環(huán)環(huán)相扣，缺一不可。而這些必須由精益求精的匠心來(lái)保障。
在產(chǎn)品研制中，團(tuán)隊(duì)遇到的最大難題就是舵面的制造。“整個(gè)柵格舵由幾十個(gè)部件互相卡箍和榫接組合而成，形成近50個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，產(chǎn)生7種焊接厚度，焊縫數(shù)量多達(dá)500多條，需要采用6軸機(jī)器人配合直線導(dǎo)軌和兩軸變位機(jī)，同時(shí)兩面人工翻轉(zhuǎn)和專用裝置精確裝配。”柵格舵系統(tǒng)生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)、800所柵格舵項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人王業(yè)偉對(duì)于這些如數(shù)家珍。
為了解決這個(gè)難題，研發(fā)中心激光焊接負(fù)責(zé)人胡佩佩及焊接團(tuán)隊(duì)成員經(jīng)過(guò)多次工藝方案專題討論，最終確定了在產(chǎn)品零件精度符合設(shè)計(jì)圖樣要求的基礎(chǔ)上，通過(guò)裝配型架保證舵面裝配精度，選用激光自熔焊工藝方法確保舵面整體質(zhì)量的柵格舵研制工藝方案，有效解決了產(chǎn)品的工藝難題。
在不斷地技術(shù)創(chuàng)新和精益求精中，柵格舵系統(tǒng)研制任務(wù)完美收官。然而，研制團(tuán)隊(duì)并沒(méi)有滿足于現(xiàn)有成績(jī)。“不久的將來(lái)，我們將縮短?hào)鸥穸嫜兄浦芷冢档脱兄瞥杀荆岣弋a(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)柵格舵的批量化、半自動(dòng)化生產(chǎn)。”周改超如是說(shuō)。
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