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运载火箭是如何研制的?研制过程要经过哪几个阶段?每个阶段的主要工作内容和完成标志是什么?

发布日期:2004年09月24日字体: 【大】【中】【小】

    运载火箭的研究、设计,制造和试验等(简称研制)过程是一个涉及方方面面、复杂的综合性工程。组成运载火箭系统的分系统有好几个,例如,箭体结构、动力装置和控制系统等。它们之间即相互关联,又相互制约。例如,采用什么型式的动力装置必然涉及到箭体结构如何安排,而什么样的箭体结构与动力装置又涉及到如何控制;反过来,不同的控制系统方案又对箭体结构、动力装置提出不同的要求。在研制过程中,各分系统的技术方案必须反复协调,最终都应满足运载火箭总体性能的要求。另外,参与运载火箭研制的单位成百上千。以长征二号运载火箭为例,当时参与研制的单位遍及全国二十几个省市,总数达1000多个。他们之中有设计部、研究所、制造厂、试验站、火箭发射中心和地面测控中心等,还有元器件、原材料等物资供应部门和基本建设部门。每个单位的工作、计划必须步调一致,按统一的程序、统一的进度有计划的进行。因此,运载火箭的研制必须按系统工程的原则来进行组织和管理。在组织管理过程中,不但需要有一个负责技术方案的设计师系统,而且还要有一个负责整个工程任务的强有力的指挥调度系统。两者紧密配合,协同指挥,加强责任制,提高工作效率,使各系统、各单位紧张有序地工作,保证运载火箭的研制顺利进行。运载火箭的研制过程大致要经历以下四个阶段。

  第一个阶段叫做技术、经济可行性论证阶段。这是运载火箭正式开展工程研制前进行的一个阶段。这个阶段的主要工作是根据有关部门的需求或预测的运载火箭发展趋势,提出所要研制的运载火箭的总体技术性能指标。例如,运载能力要多大,发射轨道是什么样的,入轨精度要多高以及可靠性要求等。对这些性能指标进行深入的分析,提出可以实现的技术途径,需要解决的关键技术和应预先研究的课题,需要增加的新设施、新设备,需要的研制经费和研制周期等。这个阶段完成的标志是:根据需要与可能,通过综合平衡,提出一份技术,经济可行性论证报告,作为国家或有关部门进行决策的依据。

  第二个阶段叫做方案设计阶段(或称方案论证阶段)。在运载火箭研制任务正式下达并立项之后,研制工作进入工程研制阶段。工程研制的第一步就是进行方案设计。这个阶段的主要工作是根据研制任务书确定的运载火箭性能指标和使用要求,结合材料、元器件和工艺技术水平等条件,选出一个整体优化的总体方案,进行风洞试验,确定运载火箭的气动外形;提出火箭的总体部位安排,协调各分系统的相互关系;确定箭体结构的基本结构型式和动力装置、控制系统的基本方案和性能参数;对采用新技术、新材料等影响方案实现的关键项目开展预先研究,并进行原理性试验或模样试验。与此同时,根据总体技术方案,火箭制造厂进行工艺准备,发射中心进行基本建设或技术改造,测控中心进行测控方案论证,物资供应部门组织有关厂家进行新材料、新型元器件的试制生产。此阶段完成的标志是:完成方案设计报告,确定运载火箭的总体方案,装配出一个1:1的模样火箭;提出要进行的地面大型试验项目及飞行试验的要求;各分系统关键项目经原理性试验或模样试验的验证,其性能指标可以实现,可以确定各分系统的主要性能参数和技术状态,提出对各分系统的初样设计任务书及可靠性设计指标。

  第三个阶段叫做初样设计阶段。初样是指可以进行地面试验的工程样机。该阶段是运载火箭研制中工作量最大、最关键的一个阶段。其主要工作是根据方案设计确定的总体方案及分系统初样设计任务书的要求,对各系统进行精心设计、精确计算;制造厂编制正规的工艺生产文件,装备保证产品制造质量必需的工装夹具,并组织试制生产。这个阶段地面试验的项目很多,从单个组件、仪器设备、分系统到全系统试验,从火箭本身的试验到与发射设施的合练及与有效载荷的协调试验等。通过工程样机的试验,进一步完善设计方案。初样设计阶段完成的标志是:经过充分的地面试验,火箭总体及各分系统的性能满足设计要求,关键技术均已得到解决,生产工艺基本稳定,产品质量及可靠性可以得到保证。

  第四个阶段叫做试样设计阶段。其主要工作是进行试样设计和生产。试样是指可以进行飞行试验的正式样机。通过试样的飞行试验全面鉴定运载火箭的性能指标和设计、生产质量。这个阶段完成的标志是:按飞行试验大纲完成运载火箭的飞行试验并获得成功。

  运载火箭飞行试验成功后便可承担正式的发射任务。由于运载火箭每次运载的有效载荷不尽相同,而不同的有效载荷会对运载火箭提出不同的要求,如结构安排上的要求,飞行轨道的要求、飞行环境的要求等。因此,每次发射前,运载火箭都会作些适应性修改,但运载火箭的主要技术状态不允许随便改动,必须保持稳定,以保证发射的成功。

转    自:《叩开太空之门—航天科技知识问答》

本文编辑:闫秋

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