2003年10月16日09:07


先进的中国载人飞行器——张庆伟谈神舟神箭的技术进步点
左赛春



  在中国第一位航天员乘座“神舟五号”载人飞船从天外返回地球之后,中国载人航天工程副总指挥、中国航天科技集团公司总经理张庆伟就中国“神舟”、“神箭”的技术进步点接受了记者的采访。

  “神舟”:中国天地往返运输的优良工具

  张庆伟指出,从1999年到2003年,我国先后成功地发射了四艘无人飞船和一艘载人飞船,突破了载人飞船再入升力控制、应急救生、软着陆、GNC故障诊断、舱段间分离、防热等13项关键技术。作为我国高技术领域的跨世纪工程,“神舟”飞船总体性能优越,达到了20世纪90年代国际先进水平。

  “神舟”飞船“三舱一段”的结构与总体方式具有鲜明的中国特色,“神舟”飞船起点高,一步到位,智能化程度较高。虽然中国载人航天工程起步较晚,但并不是从“加加林”时代的飞船起步:先搞无人飞船,再搞单人飞船,最后才是多人飞船,而是一步迈过美苏的四十年发展历程,实现了跨越式的发展。“神舟”飞船第一步就可载三人;第一次载人飞行,苏联加加林只绕地球飞行一圈,谢泼德只进行了亚轨道飞行,而中国航天员却在近地轨道飞行了一天。国外载人飞船是从搭载小动物开始试验航天员环境控制与生命保障系统的,我国则采用了先进的现代装置——模拟假人,模拟“航天员”所消耗的氧气与二氧化碳,通过先进的地面医监台测试“航天员”的生理信号变化。

  “神舟”飞船适用性强,可一船多用,飞船轨道舱既能进行留轨对地观测,又能作为未来空间交会对接的一个飞行器。国外发射飞船一次是连续发射两艘,而我国的方案中是先发射一艘,其留轨舱与下一个飞船进行交会对接。即为实现交会对接,国外的发射是2N次,而我国的飞船发射是N+1次,只要发射次数N>1,以N等于5为例,国外需发射10艘飞船,而我国只要发射6艘飞船,如此以来我国发射的飞船总数量就少于国外,既节省了巨额的发射费用,又可利用空间留轨开展科学试验。中国走着一条低成本、高效益的载人航天发展道路。

  “神舟”试验飞船与美国的第一艘试验飞船“水星号”和前苏联第一艘试验飞船“东方号”相比,在技术上有着明显的进步点。(见表1所示)

1  中国、美国、苏联第一艘飞船的主要技术指标:

项目

水星号飞船

“东方号”飞船

神舟号飞船

起飞质量(T

1.4

4.7

7.8

座舱最大直径(m

1.8

2.3

2.5

再入方式

弹道式

弹道式

升力式

电源

蓄电池

蓄电池

太阳电池

构形

座舱、制动舱

再入舱、仪器舱

附加段、轨道舱、返回舱、推进舱



  我国“神舟”飞船的起飞质量和座舱最大直径,都远远大于美国“水星号”和苏联“东方号”。“神舟”飞船的构形比“水星号”和“东方号”的两舱构形具有更多的功能,在舱段间的电、气、液路连接与分离技术等技术方面也更复杂。在电源方面“神舟”飞船采用了太阳电池阵为主的电源方案,这比“水星号”、“东方号”的电源系统技术上有了很大的进步。尤其是“神舟”飞船采用了升力式返回再入,由GNC分系统进行再入过程中的升力控制,这是比弹道式再入更为先进的返回方式,可以大大提高飞船返回着陆点的精度和降低再入过载峰值,减轻航天员返回地面时承受过载的痛苦。

  张庆伟同时指出,与20世纪90年代国外先进的载人飞船——联盟TM飞船相比,(见表2)

“神舟”飞船与联盟TM飞船的比较

项目

联盟TM飞船

“神舟”飞船

起飞质量(T

7

7.8

座舱最大直径(m

2.2

2.5

再入方式

半弹道式

升力式

着陆点精度

半径小于30km的圆

理论偏差15km正负9km

再入过载峰值g

3-4

3.24


  “神舟”飞船与20世纪90年代国外的先进载人飞船相比,从再入方式、着陆精度和再入过载峰值等指标上大致与联盟TM飞船相当,并为航天员的工作和生活创造了更为舒适的环境。

  “神舟”是中国天地往返运输的优良工具,堪称摆渡天河的真正神舟。

  神箭:可靠性、安全性和成功率均达到国际先进水平

  张庆伟表示,在载人火箭技术方面,长征二号F载人火箭五次将“神舟”飞船准确送入浩瀚太空。长征二号F火箭的可靠性提高到0.97,使航天员的安全性达到0.997,成功率为100%,长征二号F火箭的可靠性、安全性和成功率均已达到国际先进水平。载人火箭的各类产品,从设计、质量、功能到飞行结果都达到预想目标,中国的长征二号F火箭总体性能优良,表明中国航天运载工具已进入成熟期。此次发射是长征火箭的第71次飞行,也是自1996年10月以来长征火箭连续29次飞行成功。长征火箭的发射成功率达91%。

  长征二号F火箭是中国航天史上第一次用于载人航天的全新的运载火箭,也是目前中国所有运载火箭中起飞质量最大、长度最长、系统最复杂的火箭。火箭全长58.3米,顶部带有逃逸塔,起飞质量为479.8吨,运载能力为7.8吨,可以把飞船送入200公里—450公里的近地轨道。

  长征二号F火箭首次在国内火箭上采用了55项新技术,其中的火箭故障检测系统和逃逸系统等主要关键技术,属于世界性难题。数百种火箭故障模式及逃逸判据,实现了运载火箭在待发段和上升段发生故障时的自动检测、自动诊断故障,并能发出故障信息给逃逸系统,实施航天员自动逃逸和地面指令逃逸,这一技术达到了国际先进水平。

  为增加火箭的可靠性和安全性,长征二号F火箭的重要系统和关键部位首次采取冗余技术,给火箭上了“双保险”。万一主系统出现故障,可以迅速切换到备份系统上,保证火箭正常工作,保证航天员的安全。

  长征二号F火箭在国内航天史上实现了“三垂”:飞船和火箭在技术区实现了垂直总装测试;实现了运载火箭高度垂直竖立情况下,在自发电源的驱动下,沿着铁轨自行行走1.5公里的垂直运输;实现了1.5公里的远距离发射。这些技术都达到了国际先进水平。

  发射“东方号”、“上升号”飞船所采用的运载火箭是“东方号”运载火箭,发射“联盟号”和“进步号”飞船采用的是“联盟号”运载火箭。美国“水星号”飞船最初用“红石”运载火箭进行亚轨道飞行,“双子星”座飞船的运载火箭则是“双子星”运载火箭(即大力神ⅡLV4火箭)。

  由科罗廖夫领导设计的“东方号”运载火箭全长38.36米,起飞质量287吨,起飞推力4002.5千牛,可将4.7吨的有效载荷送入近地轨道。“东方号”运载火箭1970—1989年共发射92次,成功91次,成功率为98.8%。“联盟号”运载火箭是在“东方号”运载火箭基础上改进发展而成的,近地运载能力从4.7吨提高到7.2吨,截至1993年4月,“联盟号”火箭已发射了1012次,失败17次,成功率达98.3%.

  “红石”火箭是美国第一个载人飞船进行亚轨道飞行的运载火箭,而宇宙神运载火箭则成为美国第一代载人飞船“水星号”绕地飞行的运载工具。水星—宇宙神运载火箭全长为29. 07米,起飞质量117.93吨,起飞推力1610.26千吨,在4次亚轨道飞行,两次环地轨道飞行中,4次飞行成功,两次飞行失败。“双子星”运载火箭是在大力神Ⅱ导弹的基础上发展而成的,专门用它发射美国第二代载人飞船双子星飞船。火箭全长33.22米,起飞质量148.3吨,起飞推力1912.7千牛,可将3620公斤的有效载荷送入483公里的轨道。1965年3月,双子星运载火箭开始发射载人飞船,以后连续发射了10艘乘载2人的飞船,12次发射均获成功。

来源:人民网
(责任编辑:王京)
“神舟”五号发射成功

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