300平方米可控翼傘:長三乙火箭助推器精準受控降落
長征三號乙運載火箭在西昌衛星發射中心成功發射風云四號B星,同時還藉機成功開展了基於可控翼傘的助推器落區控制飛行搭載驗證。此次開展落區控制試驗的助推器,是目前全球採用翼傘控制、圓滿歸航的最重的火箭分離體。
助推器傘降控制系統可將落區面積減小70%,其中可控翼傘面積達300平方米,是國內面積最大的機動翼傘。
發射架上的長三乙:本次試驗的助推器位於圖中左側,多了“兩道槓”和“黃帽子”,後者就是傘系統彈出的位置
在以往的火箭發射任務中,設計師會根據火箭彈道計算各個子級的落區,開展落區安全控制工作,我國幾大發射場在選址時也都考慮了基本確保火箭子級落到人煙稀少的地區。
但如今各地人口密度越來越高,而為了確保火箭子級落在人煙較少的地區,設計師有時候不得不修改火箭飛行彈道、時序,導致運載能力降低,落區控制勢在必行。
試驗中,傘降落區控制系統安裝於助推器頭錐內部,助推器與火箭分離後沿向上的拋物線慣性飛行,落至預定的海拔高度時,助推器傘降落區控制系統啟動,先後彈出兩級降落傘,用於姿態控制和速度降低,最後展開可控翼傘機動飛行,將助推器導引至預定區域降落,從而實現火箭助推器落點的精確控制。
本次試驗中,助推器與芯級分離後,落區控制系統實現了高動態下的衛星導航連續定位,在預定高度執行了各項關鍵動作,最終在翼傘的作用下,助推器按預定的歸航策略向目標機動點飛行,試驗獲得圓滿成功。
翼傘方式控制落區技術過去多應用在航空領域。對於火箭助推器來說,在分離後姿態不穩定的條件下,實現安全結構分離、安全開傘,並確保傘在打開之後不受破壞,難度是相當大的。
本次試驗驗證了傘降落區控制總體設計、大面積可控翼傘總體設計、高動態下的組合導航三項關鍵技術,獲取了落區控制系統的全部飛行數據,為後續傘降落區控制技術工程應用、提升火箭殘骸落區安全性提供重要參考。
在火箭分離體落區控制技術方面,中國航天科技集團一院已經先後突破了一子級柵格舵落區控制技術、助推器傘降落區控制技術,為未來實現子級可控回收、垂直返回等新技術奠定了重要的技術基礎。