耕宇牧星征远方——我国首型固体捆绑火箭长六改是如何诞生的

　　3月29日，太原卫星发射中心，中国航天科技集团八院抓总研制的我国新一代中型运载火箭长征六号改运载火箭（以下简称：长六改火箭）实施了首次发射任务，将浦江二号卫星和天鲲二号卫星准确送入预定轨道，发射取得圆满成功。
作为我国首型固体捆绑火箭，长六改运载火箭的研制，记录着我国新一代运载火箭不断跨越的艰辛历程，谱写了新一代运载火箭研制的新篇章。
本文图均为 中国航天科技集团八院 图
　　开拓创新，跨界合作实现“再升级”
2015年9月20日，随着长征六号运载火箭一箭二十星发射任务的圆满成功，中国航天科技集团八院抓总研制的第一枚新一代运载火箭正式入列“长征火箭家族”。这枚只有29.3米高、3.35米直径的三级小火箭，为我国新一代运载火箭的研制发展奠定了坚实的基础。面对我国航天事业高密度发射的增长趋势，八院抓总研制的现役型号都面临任务量密集、发射周期紧张、运载能力有限的局面，亟需研制一型具备更大运载能力、更强任务适应性的运载火箭。
接到长六改火箭的研制任务时，中国航天科技集团有限公司八院长六改总师张卫东还一心投入在长征六号的关键技术攻关工作中。这位有着多型运载火箭研制经验的“老将”清醒地认识到，运载火箭的能力有多大，航天的舞台就有多大。眼前的长征六号是一块敲开新一代运载火箭大门的“敲门砖”，但只有研制一枚运载能力更强、可靠性更高、性价比更优的新一代中型火箭才能抢占先机，进一步提升我国进入空间的能力。
2010年初，长六改火箭正式启动方案论证工作。综合技术发展趋势和国内的研究现状，长六改火箭从论证之初便确定了采用固体捆绑的总体思路，即采用液体芯级捆绑固体助推构型。因为在运载火箭动力系统有一个共识，液体发动机性能高、工作时间长，固体发动机推力大、工作可靠、使用维护简单，可以免去在发射场复杂的加注流程。同时，这是当前国际中大型运载火箭的主流方案，美国的宇宙神5、欧洲的阿里安5、日本的H-2A等，也已有过多次成功发射的记录。在我国现役运载火箭中，有单纯以固体发动机或液体发动机作为推力的运载火箭，但固体捆绑运载火箭的研制尚属头一次。
万事开头难，“第一个吃螃蟹的人”更是无经验可借鉴。自八院参与我国运载火箭研制以来，从未有过捆绑火箭的抓总研制经验，但这反而激发了型号队伍那股不服输的劲头：“以前都是光杆箭，现在我们也开始搞捆绑火箭了！”在论证初期，为了优化火箭的构型，研制团队针对不同的芯级级数、直径及发动机台数，固体助推器数量、直径、分段数等开展了方案对比论证，组合出的火箭构型有近百种。比如到底是做两级半火箭还是三级半火箭？型号内形成了两种不同的观点。大家本着技术民主的原则，展开过无数次激烈的辩论。“三级半火箭的运载能力更强，但成本更高。”“两级半火箭可靠性高、成本更低，但运载能力比三级半小……”
随着论证工作的不断深入，长六改火箭的构型在团队一次次的“头脑风暴”中逐渐明朗起来。2017年1月，长六改运载火箭的总体方案确定为两级半构型，即：芯一级3.35米直径、使用两台YF-100液氧煤油发动机，芯二级3.35米直径、使用一台YF-115液氧煤油发动机，助推采用四台2米两段式固体发动机。2017年9月21日，长六改运载火箭顺利通过由用户组织的立项评审。2018年10月，长六改运载火箭正式立项。 突破极限，新研火箭跑出“加速度”
2018年初，长六改运载火箭工程研制工作全面展开。时间紧、任务重，如何利用八院长征六号首飞、长征五号助推器的研制经验，在三年时间内快速研发一枚新火箭并成功首飞，需要长六改研制团队拿出冲刺的态度，又好又快的完成火箭研制。特别是要通过多项大型试验，以此充分考核火箭设计方案的正确性和工程应用的可靠性。
全箭模态试验，是新型火箭首飞前必须经历的一项大型地面试验。主要目的是通过模拟火箭真实的飞行状态，获取火箭在特征工况下的振型、斜率参数，摸清火箭的结构动力学特性，为火箭的姿态控制系统设计提供一系列数据输入。作为我国首枚固体捆绑的运载火箭，长六改火箭在模态试验的组织策划和实施上面临着“试验产品新、状态转换难、时间进度紧”的困难和挑战。比如芯级和助推的“第一次见面”，对总装工作来说就相当于一场“小型合练”，绝对是一场不小的考验。装满固体燃料的助推器质量大，单个助推器重量就达到了近70吨，创下了国内助推器最重的吊装记录，且助推与芯级的对接精度要求高、捆绑连接机构复杂，这都使得捆绑操作的难度堪比“穿针引线”，对吊装的安全性和精准度都提出了极高的要求。
为了保证顺利对接并完成捆绑，研制团队详细梳理组装过程中的关键动作，采取了一系列可靠的保护措施，并提前演练故障预案。最终，耗时6天，长六改模态箭完成了四个满药助推与一子级的捆绑连接工作，实现了国内首次实现固体助推器与液体芯级箭体的捆绑，为后续合练阶段提供充足的经验，确保芯级与助推的连接捆绑工作实现从“能对上”到“对得好、连得紧”。
模态试验的团队中，很多成员都没有经历过型号的大型试验，面对一个个复杂的试验工况，一群初生牛犊不怕虎的90后，根据每个人的专业落实了具体工作岗位，从茫然到轻松，从陌生到熟悉，从一无所知到心中有数，在历时7个月的模态试验任务中与火箭一起经历了一次结结实实的打磨和成长。2021年2月，长六改运载火箭顺利完成全箭15个工况的试验工作，获取到合理、可靠、足够的火箭动力学特性，满足了型号工程的研制需要，有力确保了后续任务的顺利完成。
2021年7月底，火箭运抵太原卫星发射中心，发射场合练试验正式启动。对于首飞箭来说，发射场合练是运载火箭首飞前最重要的试验考核项目。合练阶段，型号需要按照火箭发射的正式流程进行提前演练，考核火箭与卫星、发射场等各大系统间接口的协调性和匹配性。新火箭、新工位、新设备、新流程、新状态，对于长六改来说都是新的挑战与见证。但用张卫东总师的话来说，不怕合练出问题，只有在合练时把可能出现的问题暴露出来，把问题摸清摸透，才能最大限度的保证首飞成功。 从火箭的状态恢复、芯级助推器转场、发射区组装到全箭动力系统测试、电气系统测试、星箭联合测试等工作项目，一直都能看到型号两总的身影。为期三个月的合练，团队始终保持高标准、严要求，克服了试验条件的种种困难，小心翼翼、稳扎稳扎，不管是接口考核还是流程演练，整个过程都顺利圆满、一气呵成，圆满完成了发射场合练工作。箭塔第一次见面、最后一个助推与芯级顺利对接组装、芯二级与一级顺利对接，火箭第一次傲立在发射区……辽阔的高原，记录着这枚新火箭的每一个“第一次”，也等待着它时刻出征、一展雄姿。
疾风吹，醒征人，沓漫前路当奋力，再夺勒石一战功。2022年2月初，长六改火箭首飞试验队抵达太原卫星发射中心。试验队进场后的第二天，太原卫星发射中心下起了大雪，气温突破零下20度，整个晋西北高原银装素裹。首飞试验队的一名队员在朋友圈里写下了这样一句话：“每一粒熬过冬天的种子，都有一个关于春天的梦想。”厚厚的积雪下，正蕴藏着蓄势待发的磅礴力量。
29日，长六改火箭迎着落日余晖，拔地而起、飞向苍穹，所有人看着它愈行愈远，最终成为了视线中的一点星光。走过凛冬，春和景明，像极了这型新火箭一路走来的艰辛历程。如果你问，为什么航天事业如此令人着迷？中国航天科技集团有限公司八院长六改火箭总指挥洪刚的心里早已有了答案：想必除了成功的喜悦让人上瘾，那些想在一起、干在一起的日子同样令人心驰神往、回味无穷。

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