目前，我國運載火箭以液體動力為主，那長六改運載火箭選擇捆綁固體助推發動機的原因是什麼？
從本身性能看，固體火箭動力系統結構相對簡單，發動機本身就是一個推力室，固體推進劑預裝在發動機燃燒室內。火箭運送到發射場，測試完成後即可實施發射，不用在發射場提前多天加注燃料和氧化劑，也不需要大量地面設備、資源進行配合與保障，發射準備周期更短。
固體發動機推力大、簡單可靠的特點，在長六改運載火箭上也體現得淋漓盡致。火箭芯級捆綁了4台固體助推發動機，單台助推推力可達120噸，由此刷新了長征系列運載火箭最快的“起跑”紀錄。
對於龐大的火箭發射系統而言，零件數量更少的固體動力系統，在可靠性和機動性方面有先天優勢。借助固體發動機結構相對簡單、部組件少、可靠性高、操作維護方便、貯存時間長的優勢，長六改運載火箭箭上管路系統減少55%，使得固體助推器在發射場直接安裝、火箭14天快速發射成為現實。
從應用場景看，近年來小衛星市場蓬勃發展，軍事航天等領域對快速進入空間的需求不斷增加。固體動力運載火箭具有快速響應、機動性強、成本低等特點，由此成為世界主要航天大國發展的一大重點。
2010年初，長六改運載火箭正式啟動方案論證工作。綜合技術發展趨勢和國內的研究現狀，長六改運載火箭從論證之初便確定了採用固體捆綁的總體思路，即採用液體芯級捆綁固體助推構型。
跨界合作，優勢互補。在運載火箭動力系統中，液體發動機推力穩、性能高、工作時間長，而固體發動機推力大、響應快、工作可靠、使用維護簡單，可以免去在發射場複雜的加注流程。長六改運載火箭充分發揮二者的綜合優勢，大幅提升我國進入空間、利用空間、探索空間的能力。
“火箭採用模塊化、組合化、系列化發展途徑，通過增減助推器數量，可獲得單芯級、捆綁2台固體助推器、捆綁4台固體助推器、捆綁通用芯級等多種變體構型，靈活實現各種推力需要，形成運載能力覆蓋範圍廣、梯度合理，性價比高的運載火箭系列，滿足未來衛星多樣化的密集發射需求。”洪剛說。
2 “健康管家”更智能
發動機健康診斷系統為安全發射保駕護航
固體發動機雖然工作可靠、使用維護簡單，但存在一個“隱患”：一旦點火，哪怕遇到特殊情況也無法實施緊急關機。火箭芯級採用的液體發動機，則能夠通過緊急關機系統實現關機。因此，在固體助推器點火為長六改運載火箭提供強大起飛推力前，需要精確診斷火箭芯級液體發動機的健康狀態。只有確保芯級發動機健康無虞，固體助推器才能放心執行點火程序。
那麼，在火箭發射前，如何為發動機做一次全面的健康檢查？長六改運載火箭的設計師們為火箭芯一級的液體發動機配置了一位快、准、穩的“健康管家”，即發動機健康診斷系統。據了解，目前國內尚無在火箭發射中應用發動機健康診斷系統的先例，此次發射任務的成功，進一步驗證了健康診斷系統方案設計的正確性和工程應用的可靠性。
快。芯級發動機點火後，發動機健康診斷系統開始工作，此時固體助推器尚未點火，4台助推器的重量將整個火箭牢牢固定在發射台上。健康診斷系統診斷芯級發動機健康狀態僅需0.3秒，便可決定發射進程能否繼續。之所以如此迅速，是因為倘若診斷時間過長，會持續消耗發動機推進劑，從而影響火箭運載能力。
其實，我國液體運載火箭都有一套緊急關機系統，這套系統通常設置在地面機櫃中，一旦遇到緊急情況，地面設備可以發出關機指令。但是這次，長六改運載火箭設計師把這套系統搬到了火箭上。這個經集成化、小型化設計後的系統，雖然僅有一本書大小，但芯片運算能力強大，能夠快速精准采集發動機參數並進行實時診斷。在芯級液體發動機點火後的2.5秒，健康診斷系統進入發動機診斷窗口；2.5－2.8秒，在短短的0.3秒內，這位“健康管家”完成對發動機健康狀況的診斷，一旦發現非正常的突發狀況，健康診斷系統將立刻實施自動緊急關機，同時助推器的固體發動機將不再點火。
准。海量數據分析是準確判斷的基礎，長六改運載火箭的設計師們聯合發動機系統，詳細研究發動機健康診斷系統參數，從幾萬秒的試車數據中尋找規律，確定健康診斷系統的診斷算法，並進行上百次仿真驗證，在確保發動機不發生誤關機的同時，盡早發現故障。
穩。火箭芯級發動機為低溫液氧煤油發動機，液氧的溫度為零下183℃，哪怕在設計師提供的“隔水隔熱服”的保護下，健康診斷系統周圍的環境依然在零下40℃；發動機點火後，周圍的溫度驟升為130℃，且伴隨著強烈振動，工作環境極其惡劣。為此，型號團隊根據火箭起飛時刻的環境進行了大量驗證試驗，從零下40℃到130℃、高強度衝擊、電磁兼容試驗、1000餘次強化考核……產品一次次地改進、試驗，終於練就了能適應“冰火兩重天”的發動機健康診斷系統。 |
