科技日报记者宗诗涵
近来这段时间，中国运载火箭技能研究院长征八号系列运载火箭总设计师宋征宇正忙着预备长征八号运载火箭（如下简称“长八”）新一轮的发射。
本年2月11日，长征八号甲火箭（如下简称“长八甲”）于贸易航天范畴交出亮眼答卷——将卫星互联网低轨02组卫星送入太空。长八甲700千米太阳同步轨道运载能力到达7吨级，与长八基本型配合构成长八系列，有力晋升了我国中低轨道卫星组网发射能力。
从霸占“年夜脑壳”火箭的飞行不变性难题，到打造“7天发射、7天恢复”的高效模式，宋征宇领导“国度队”于贸易航天赛道争优立异。日前，他接管科技日报记者采访，讲述了长八系列暗地里的技能冲破与团队发展故事。
“首要解决飞行不变性问题”
记者：长八甲有哪些凸起特色？
宋征宇：长八甲是于长八的基础上，针对于将来中低轨道巨型星座组网发射需求改良研制而成，重要方针是降低单元质量入轨的综合成本，实现高频次发射。
于火箭组织中，芯一级凡是是火箭的重要动力来历，提供强盛的初始推力，使火箭升空；芯二级则于火箭飞行历程中继承提供动力，晋升火箭飞行速率，从而将有用载荷送入预定轨道。
长八甲沿用了长八的芯一级及助推器，芯二级则采用了新研制的3.35米直径通用氢氧末级，并可按照需求选配5.2米或者4.2米直径整流罩。
首次发射时，长八甲采用被称为“年夜脑壳”的5.2米直径整流罩，芯二级为3.35米直径通用氢氧末级，而长八芯二级直径是3米。长八甲的“脖子”比长八的更粗了。“年夜脑壳”为卫星提供了更年夜的装载空间，轻微加粗的“脖子”不仅让火箭外不雅越发雅观，还有增长了液氢及液氧的装载量，进一步晋升了火箭的运载能力。
记者：长八甲的“年夜脑壳”会不会影响飞行不变性？您及团队怎样解决这一问题？
宋征宇：采用5.2米直径整流罩后，火箭的“脑壳”确凿较年夜。长八甲“脑壳”整流罩与“脖子”末级的直径比为1.55，该比值创长征系列火箭之最。这类非凡比例打破了传统火箭的气动结构均衡。“年夜脑壳”于高空风作用下轻易晃动，而“脖子”难以有用缓冲及分离头部晃动带来的应力，可能激发布局破损，致使飞行使命掉败。是以，咱们首要解决飞行不变性问题。
开初，咱们认为加强“脖子”的布局强度可以免上述问题。不外，这会使二级布局自重增年夜，捐躯运载能力。
颠末深切研究，咱们发明假如让火箭以迎丰姿态飞行，可年夜幅降低气流横向剪切力。在是，咱们立异提出了自立姿态调解计谋：于飞行历程中，体系会自动节制火箭滚转运动，使其总体平面迎风。同时，咱们使用了长八甲的面临称设计（双侧各绑缚一个助推器），经由过程双侧助推器的节制力来抵御风滋扰。这些立异办法不仅解决了不变性问题，还有提高了火箭于卑劣气候下的发射几率。
记者：于长八甲研制历程中，最难解决的问题是甚么？
宋征宇：于研制历程中，最难解决确当属六合一致性问题。因为地面试验前提与飞行情况存于显著差异，即便体系或者部件顺遂经由过程地面试验验证，也没法包管其于真实飞行中能靠得住事情。
以整流罩分散技能攻关为例。地面试验受限在地球引力，凡是只能于1个重力加快度前提下开展。为晋升长八甲运载能力，咱们立异设计了提早抛罩的飞行剖面，要求整流罩于靠近4个重力加快度的年夜过载工况下分散。这类极度前提于地面难以精准模仿。
为解决这一问题，咱们团队起首经由过程力学阐发成立整流罩分散的理论模子，精准辨认影响六合差异的要害界限前提；再将有限的地面试验数据作为有用样本，反向优化理论模子中的焦点参数。
不外，更年夜的挑战于在，年夜过载激发的不仅是量变，还有有质变：当过载从1个重力加快度升至靠近4个重力加快度，整流罩和毗连布局蒙受的载荷呈几何倍数增加，可能致使火箭布局变形凌驾预期，甚至威逼分散安全性。而这些非线性变形效应，难以经由过程地面试验彻底复现。
这一困境，是咱们面对的浩繁技能挑战的缩影。于长八甲的立异技能系统中，约70%的新技能可经由过程地面试验充实验证，而残剩30%的新技能只能于初次飞行中验证。这对于咱们团队的危害预判与历程把控能力提出了极高的要求。
“‘优等生’焦点特质是靠得住”
记者：2月11日长八甲首飞，拉开了长八系列高密度发射的序幕。将来，您及团队有甚么计划或者方针？
宋征宇：本年，长八系列规划履行10余次发射使命。同时，咱们将打造“7天发射、7天恢复”的高效运作模式，以晋升贸易发射办事的竞争力。为实现这一方针，咱们于海南贸易航天发射场四周设置装备摆设了总装总测厂房。火箭于完成总装及总测后，可以或许直接从总装厂进入发射场，并直接进入发射区，真正实现“出场即发射”，显著晋升了发射效率。
此外，咱们但愿经由过程发射长八系列火箭，进一步优化通用氢氧末级，晋升火箭运载效率。例如，咱们将采用浅箱启动及永劫间滑行技能，再使用地球引力，实现最优的轨道转移。咱们但愿使用长八系列火箭发射的契机，冲破这一要害技能，晋升火箭的运载能力。
记者：您提到的这些计划对于长八系列成长至关主要，想要实现它们，离不开发射场这一要害基础举措措施。长八已经于海南贸易发射场一号工位完成首飞。缭绕新的发射场及发射塔架，团队做了哪些事情？
宋征宇：一号工位是专门为长八系列量身打造的。这个工位采用了模块化钢布局设计，将传统地下导流槽改为地面导流锥，经由过程双向地面排导及喷水体系，实现降温降噪。这类设计不仅节省年夜量设置装备摆设经费，并且使发射后恢复周期从本来的3周至4周缩短为7天。
为满意贸易航天快速相应的需求，咱们冲破性采用了“新三垂测发模式”。简朴来讲，这一模式就是把箭体分段垂直转运，芯一级及助推组合体、芯二级、星罩组合体别离经由过程公路运输到发射区后完成总装。该模式缩短了发射区的事情时间，年夜幅降低了转运车辆的运输成本。
记者：长八系列具备3A“优等生”特色——值患上相信（Assured）、承担患上起（Affordable）及顺应性强（Adaptable）。为了让“优等生”连结上风，您及团队还有将举行哪些测验考试？
宋征宇：我认为“优等生”焦点特质是靠得住——让用户相信。为晋升火箭靠得住性，咱们重要采纳如下办法：一是采用以成熟技能为焦点、以快速迭代为辅助的研发模式；二是于设计历程中预留弹性空间，为潜于危害做充实预备，最年夜水平保障发射使命的顺遂完成。除了此以外，咱们还有增强了可制造性设计，去除了一些操作难度年夜、制造工艺繁杂的环节，使制造历程更可控、产物一致性更好。
“庇护年青人的新设法”
记者：长八系列的研发，离不开一支具备极强战斗力的团队。您能否先容下这支团队？您最初是怎么组建起这支步队的？
宋征宇：于最初组建长八研发团队时，咱们重要从两支步队——长征七号运载火箭研发团队及长征二号丙运载火箭研发团队中选拔了一批有闯劲的年青人，平均春秋于35岁如下。
记者：于火箭研发历程中，立异思维至关主要。请问您是怎样造就具备立异思维的年青科研职员？
宋征宇：我认为每一位青年科研职员都具有立异精力，但要将立异真正落到实处，要害于在庇护年青人的新设法。当他们提出新设法时，团队卖力人最初可能会担忧危害，畏惧贫苦。假如总体现出这类偏向，年青人可能会由于畏惧危害而畏缩。
是以，团队卖力人起首要有担任精力，踊跃鼓动勉励年青人。详细来讲，一方面要庇护他们的新设法，另外一方面要采纳有用的危害节制手腕，不克不及把所有压力都压于年青人身上。当他们提出的方案获得承认后，于实行历程中，要请相干技能专家来把关。
以长八甲整流罩倒锥段布局研制为例。长八甲的整流罩直径为5.2米，芯二级直径是3.35米，需要经由过程倒锥段实现双直径过渡。于火箭上升段飞行历程中，倒锥段要蒙受拉压载荷及弯矩载荷等力学作用，布局完备性直接瓜葛飞行使命成败。是以，倒锥段布局设计需统筹载荷蒙受能力与轻量化需求，经由过程邃密化力学阐发与布局优化，确保其于极度工况下不发生破损。
于倒锥段布局研制中，咱们团队的布局设计师提出了一种经由过程适量变形及滑念头制减缓外部载荷的承载方案。于初次验证该方案时，因为部件出产制造呈现误差，方案未到达预期效果。其时，我感觉这个方案不太靠得住，偏向改用更传统的锁紧方案。这类传统方案虽技能成熟，但会增长火箭重量以和节制装配繁杂度。
然而，年青的布局设计职员认为我提出的方案太守旧，对峙优化原方案，夸大只要节制好制造误差就可以包管靠得住性。我虽然对于此方案持保注意见，但这类自动负担危害的担任精力让我深受触动。后续一系列试验乐成后，我终极承认了立异方案。
记者：请您联合自身发展履历，给年青的航天人一些建议。
宋征宇：我认为，起首是要敢于摸索——不要过早被各类设计准则及规范所束厄局促。这些尺度虽然是前人经验的结晶，但也可能于必然水平上限定思维。咱们应以实践为基石，于理解规范底层逻辑的条件下，举行有利的鼎新立异。假如尺度规范束厄局促了咱们的四肢举动，反而会起到负面作用。
其次，年青人要放眼久远，不要被面前的好处所疑惑。惟有于某个专业范畴深耕细作，其职业生活生计才会恒久。部门年青人可能会由于同龄人于其他岗亭快速前进，孕育发生思惟颠簸及岗亭调解的激动。实在，从久远来看，职业成长是一场长跑，比拼的不是一时的速率，而是连续堆集的耐力。
（本报记者付毅飞对于本文亦有孝敬）
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