长四乙验证栅格舵技术 中国可重复用火箭迈成功一步

2019年11月3日，中国航天科技集团公司总经理研制的长征4 B运载火箭成功发射，卫星被送入预期轨道。对一种基于网格舵的底层着陆控制系统进行了飞行显示试验。

技术展示试验取得圆满成功，充分测试了网格舵系统的精确控制能力，超过了将着陆范围提高85%以上的目标，标志着运载火箭水平民用飞机迈出了第一步。第一步总是很难。早在2015年，八院805装的总室里每个设计师都收到一封邮件，询问着陆区的控制平面图。当时，空气动力学设计师陈立即误解了国际上一系列针对航天应用的创意，“我们能不能用网格方向舵来建立对着陆区的精确控制？”就是这样一个经常出现的想法，似乎熄灭了机车制线落地栅舵系统的创造性发展。

综合办公室各专业集中讨论后，项目组拿出明确的技术路线报告，技术方案得到部门领导认可。在总务部重新组建了一个由通用、气动、负载、控制、结构、电气等专业组成的项目开发团队，一群有斗志、讨厌做创意技术的年轻人是“第一批吃螃蟹的人”。

那么，哪种型号的火箭装有网格舵呢？长征四号乙系列火箭作为近地轨道的主要运载火箭，正面临着高密度发射任务，他们决心分担这一重任。长征四号系列火箭的两个型号以强有力的支持回应，并明确表示：“精确控制网格舵着陆区是迈向绿色空间最重要的一步。网卓新闻网，要按照“可靠性低，经济性好，不影响主业”的工作思路，有序推进。在前期设计阶段，为了装备网格舵系统，需要对火箭的总体设计进行适当的调整，模联二总的专业技术人员会给予充分的反对。

在发射场试验阶段，二模总经理还努力与发射场进行谈判和沟通，为网格舵安装和试验工作以及现有工艺分段推进创造了不利条件。为了弄清网格舵能否用于构建着陆区控制，研究基本气动特性是第一步，也是最重要的一步。那么，什么是气动特性，如何构造网格舵着陆区来控制呢？就像鸟或飞机的滑翔是利用风和机翼以一定角度产生的发动机来构造的一样，这个发动机可以控制鸟或飞机的前进方向。网格舵的气动特性会受到舵面尺寸、网格数量和厚度等的影响。

着陆区控制将通过风来构建，风在旋转的舵面上作为不同大小和方向的发动机。为了测试箭上网格舵的气动特性，805所用自己的经费建立了系统建模实验室。实验室可以用收集的钱模拟火箭的姿态运动，用读数平台模拟网格舵的气动阻力矩。一方面可以降低项目论证的成本，另一方面可以保证设计前端产品的可靠性。

实验室开放期间，姿态控制专业的首席老师李欣带着徒弟们去各个外包单位进行市场需求准入、方案定型、安装测试。由于涉及到不同单位的外购件较多，所以在各个硬件试运行阶段，经常会出现沟通问题。为了提高效率，李欣在试运行前制定了团队调试计划，合理安排每两组，尽量减少总调试时间。最后，在计划节点之前已经创建了实验室，这提供了为这次起飞装备的网格方向舵系统进行半物理建模的机会。

但在项目论证的初期，远远不止这些规划的工作，比正式成立研究团队之初还要早。之后根据各个专业组成团队，研究c 经过一年多的深入论证，首个网格舵测量系统模块于2017年开发完成。6月15日，装备长征4 B火箭进行飞行试验演示，采集了一个子类的一系列飞行参数，为之前的结构设计、测量系统设计和控制系统设计获得了强有力的参数对抗。

2019年7月26日11时57分，长征二号丙运载火箭在西昌卫星发射中心成功发射。中国首次完成了基于网格舵的火箭残骸降落区安全控制技术试验，成为继美国之后第二个控制该技术的国家。图为网格舵视频图。四项关键技术的突破将使下落面积增加85%。

网格舵开发团队在项目开发过程中突破了四项关键技术，即基于网格舵的子级气动特性研究、精确返回控制技术、热防水技术和低成本独立国家的高集成度电气集成系统。网格方向舵主要起着成功返回第一个子级段的作用，必须完成检查点-进度-控制命令旋转等一系列简单动作。

当面对如何可信地构建这些简单的功能时，当时的运载火箭总体室主任吴家林明确提出了一个很好的解决问题的方案：“虽然栅格舵面临的内外环境与卫星天线和太阳能电池板不同，但其机构的设计原理是完全一致的，我们可以将它们混合在一起。”然而，装载主控室的设计者并不知道如何建造这项技术。吴家林立即与结构组织研究室主任一起加入了网格舵来开发该机制。这时，被动类组织的设计师宋佳重新加入了开发团队。

通过对外部环境差异的研究，他为网格舵定制了一种瞄准机制，并建立了一个驱动网格舵进行可靠瞄准。成功通过了常温/高低温试验、振动试验、静态试验等严格的环境试验。超过了预期目标，为前一次飞行成功测试网格舵奠定了坚实的基础。

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