神十五发射蓄势待发 “神箭”长征二号F更可靠、安全
搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭周一(21日)转运至发射区,将执行太空站建造阶段的最后一次载人飞行任务。据“中国载人航天”微信公众号周四(24日)介绍,“神箭”长征二号F可靠性安全性再度提升,包括在长征二号E基础上,增加了逃逸系统和故障检测处理系统,其可靠性指标从0.91提升至0.97,安全性指标达0.997。
据介绍,自中国太空站建造以来,长征二号F运载火箭(下称长二F)迎来高密度发射任务,并不断通过技术创新和设计改进以满足新的任务需求,其可靠性指标已由原来的0.97提升至0.98,安全性指标提升至0.99996,代表火箭发射10万次才会有4次逃逸失败的可能。
其中低空逃逸,特别是发射台逃逸,是长二F运载火箭所有逃逸程序中最复杂的。经分析,长二F运载火箭联合飞船系统发现,在少量低空风的作用下,发射台逃逸时有返回舱落点距离发射点小于500米的情形,可能会造成返回舱重新落入故障火箭爆炸范围内,威胁航天员的生命安全。针对有风情况下发射台逃逸,科研人员提出改变逃逸飞行器控制发动机点火策略,以提高对于低空风场的适应性。结果显示,采取更改控制逃逸发动机点火策略、在射前决策控制发动机点火状态的措施,可提高在低空风的作用下返回舱落点远离危险区的概率。
另一方面,科研人员针对全箭各系统产品,特别是新研产品重新开展了一轮故障模式及影响分析工作(FMEA),包括设计FMEA、工艺FMEA和软件FMEA,覆盖准备阶段、发射阶段、飞行阶段和逃逸阶段,查找薄弱环节,确认设计改进和使用补偿措施的充分性和有效性;对于继承前期或仅相对前期适应性更改的产品,对其FMEA进行了覆查、确认。通过设置强制检验点等措施,全箭故障发生的概率进一步降低,火箭可靠性得以提升。
科研人员还针对点火-起飞、逃逸塔分离、助推器分离、级间分离、整流罩分离、船箭分离共6个正常飞行时序功能,4个逃逸程序和船箭应急分离飞行时序功能,共11个关键环节开展指标闭合性检查。通过对火箭各系统射前地面工作流程和飞行时序的设计正确性,系统间时序动作协调匹配性,控制系统、火工品、发动机等重要产品的设计状态、实际指标等重要因素进行覆查确认,保证全箭飞行动作的稳妥可靠。
最后,科研人员优化了测试发射流程,基于“滚动备份”的发射模式,设计了“串行”和“并行”两种测试发射流程,在此基础上将两者的优点结合起来,设计了“串并行”测试发射流程,其可比“串行”模式节省7天时间,比“并行”模式仅多4天,不仅高效利用了人力资源,还可以兼顾整流罩线和逃逸塔线的工作,提高发射场工作效率。