提供公正平台   创造宽容环境

WELCOME TO SCIENCEHUMAN.COM  科学人  网站

树育健康心态   共谋高尚事业

科学热点
科学新论
专家论坛
科学观察
科学讨论
科学杂谈
科学轶趣
科学成果
科学论文
 

姜杰:稳定控制送嫦娥精确入轨


http://www.sciencehuman.com   科学人  网站 2010-10-16

 

  10月1日,嫦娥二号卫星发射在即。坐在操作台前的嫦娥二号火箭系统总设计师姜杰下意识地摸摸自己的脉搏。她能明显感到自己心跳加快。

  多年来,这似乎已成为每次发射任务前姜杰的一种习惯。

  “3、2、1、点火……”

  一声地动山摇的巨响后,橘色的火焰托着白色的箭体缓缓上升,才十来秒的功夫,箭体就钻进了云层。对观看发射的人们来说,这样表演结束得有点快。

  但对操作台前的姜杰来说,从升空后划出轨迹的那一刻起,火箭20多分钟的飞行生命在这时显得特别漫长,她甚至可能会暂时忽略一枚火箭从研制到发射间七八年历练。

  在嫦娥二号任务中,长三丙火箭自起飞到与嫦娥二号卫星完全分离需经过1500多秒,姜杰和她的同行不光对这25分钟里7个飞行段的状态了如指掌,甚至能精确到秒地说出控制状态。

  这些年,长三甲系列火箭进入高密度发射期,身为中国航天科技集团公司一院长征三号甲系列运载火箭总设计师,姜杰每年有三分之一的时间都在试验场,用她的话说,“每一次发射都很重要,必须全力以赴”,“心跳”的感觉也如影相随。

  但她似乎爱上了这种等待。因为“发射成功带来的喜悦无法言表,看着火箭升空后划过的轨迹,那种感觉美妙极了。”

  “这145秒内是否能够稳定飞行,对于长三丙火箭而言,是一个巨大的挑战”

  不少人都还记得,嫦娥一号是通过慢慢调整轨道,在飞行了13天14小时19分、行程206万公里才到达月球。这一调相发射轨道方式被人比喻为“走步梯”。

  但嫦娥二号卫星却不同,它的奔月之旅好比坐“电梯”——一步到位,由运载火箭将卫星直接送入近地点200公里、远地点38万公里的地月转移轨道。

  这对运载火箭推力、卫星入轨精度提出了更高要求。因为发射卫星就像一种特殊的“打靶”,力量要把握得恰到好处——力量大了,卫星有可能直接撞上月球;力量小了,卫星又可能与月球擦肩而过。

  实现这一目标,离不开成熟的火箭发射技术。一个现实情况是,迄今为止,人类已进行的100余次探月活动中,成功率仅有50%,其中多数问题源自火箭。

  经过反复研究论证,发射嫦娥二号的重任交给了长征系列火箭的老幺——长征三号丙运载火箭。

  一是因为推力适中,二是缘于性能稳定。自2008年首飞以来,长征三号丙运载火箭已进行了4次发射,成功率100%。

  但它的最大的特征是只携带两个助推器,这完全不同于以前常见的四个助推器。这个设计带来的技术难点主要为轴不对称,也带来了飞行过程中的平衡问题。

  姜杰这样描述火箭点火后状态:从离开地面的那一瞬间开始,火箭进入自主管理阶段,其在飞行过程中一系列的动作变化,皆来自于控制系统的指令。从这个角度来讲,控制系统在火箭中的地位相当于人的大脑。

  “点火后,从助推分离、到火箭的一、二级分离,在这大概145秒的时间内,火箭都是在进行非全对称的飞行,这145秒内是否能够稳定飞行,对于长三丙火箭而言,是一个巨大的挑战。而控制系统的工作就在这145秒中内得到检验。”姜杰和控制系统的设计人员最迫切的任务,是提出了新的控制方法,从而实现对火箭飞行的稳定控制。

  “设计人员前期做了大量的试验验证,并就围绕火箭在天飞行的状态做255种的仿真试验。”让姜杰感到欣慰的是,经过一年多时间的技术攻关,控制系统的设计人员最终为长三丙火箭量身定做了一套可控的“飞行程序”,首次实现了我国采用两枚助推器的结构不对称火箭的稳定控制。

  “在航天事业中,很多时候成熟的技术并不代表没有风险”

  嫦娥二号卫星的发射是长征三号丙火箭执行的第5次任务,此前保持着100%的成功率。

  但与上一发相比,此次执行任务的长三丙共有33项技术状态变化,其中17项属于箭上技术状态变化,16项为地面技术状态变化。

  “17项箭上技术状态变化中,有9项经过了长征三号甲系列火箭的飞行考核,其余8项未经过飞行试验验证。”姜杰最关注的是这8项技术状态变化,“在航天事业中,很多时候成熟的技术并不代表没有风险,必须通过充分的风险识别和地面试验验证,来确保状态变化正确。”

  “姜杰很聪明,善于动脑子。”有同事这样评价她。

  她设计的火箭三通道姿态角解耦控制技术,使火箭具备了小倾角发射卫星和大姿态调姿的能力,曾被列为长三甲系列运载火箭重大技术进步点,并被推广应用于其他运载火箭和型号产品研制中。

  在从事长三甲火箭姿态控制设计已经20多个年头,姜杰曾参加长三甲系列近30枚火箭的研制工作。她通过和同事的共同努力,不断突破关键技术:

  首次使火箭具备小倾角发射卫星和大姿态调姿的能力,技术达到国内领先、国际先进的水平;攻克了被列为长三甲火箭“生命工程”项目的控制系统冗余关键技术;首次组织研制成功了激光惯组、三冗余箭机、三冗余程序配电器等新状态控制单机;尤其是在绕月探测工程中,她和团队一道圆满地完成了火箭飞行控制任务,精确地把首颗月球探测卫星送入预定轨道。

  “虽然出了问题,但不能因此否定我们前期所做的大量工作,我对我们的产品是有信心的”

  认识姜杰的人,都熟识她脸上的笑容。

  无论是在试验场还是在办公室,她永远都是温和娴静的,举手投足之间有一种难以言传的亲和力。

  可是,在火箭出场评审会上,在技术问题前,她却总是条分缕析、沉着冷静。谦虚谨慎的态度、科学缜密的思维让人叹服。

  航天是一项高风险的行业,高密度发射必然面对时间紧、任务重的压力。

  长三甲遥十火箭首次采用系统级冗余,技术状态变化大,研制周期短,百密难免一疏。

  有一次,控制系统在试验场第四次总检查时发现了程序配电器软件方面有故障。发射在即,出现了紧急状况,一时之间,发射试验队队员脸上阴云密布。

  姜杰顶住压力,组织发射试验队员迅速定位问题,组织专家进行评审,开展软件修改和试验验证工作。她往返于西昌到北京之间,36小时之后,问题得到了解决。

  在问题说明会上,姜杰充满信心地对领导说:“虽然出了问题,但不能因此否定我们前期所做的大量工作,我对我们的产品是有信心的。”

  她的从容、信任和微笑让大家充满了干劲。最终,长三甲遥十火箭精确地将卫星送入预定轨道。巨大的压力在那一刻得以释怀。

  “如果这些建议都能得到落实,将对宇航系统乃至航天技术应用产业的发展有极大的促进作用”

  从副主任设计师到主任设计师,从型号副总设计师到型号总设计师,姜杰的视野也逐渐开阔。“火箭发射其实是一个大的系统工程,需要各方面的良好配合,我原来负责的只是一个分系统,而现在却要将目光放在整个系统上,这对我解决问题的能力是一个很大的考验。”她说。

  作为全国政协委员,姜杰在参政议政中充分发挥自己的作用,推动中国航天的国际化进程和这一战略性产业的发展。

  “两会”期间,姜杰向大会提交了《关于对航天高技术出口提供政策支持的提案》,希望国家一如既往地支持航天高科技出口,并希望有关方面给予政策支持。

  “目前,中国航天的高技术出口已经覆盖了对外发射服务、整星出口等领域。如果这些建议都能得到落实,将对宇航系统乃至航天技术应用产业的发展有极大的促进作用。”姜杰希望通过提案争取更多政策支持,为发展航天技术应用产业贡献力量。

  人物档案

  姜 杰

  研究员,硕士研究生导师,享受政府特殊津贴。1961年7月生于哈尔滨市,长征三号甲系列火箭副总设计师,全国”三八”红旗手,第十一届全国政协委员。

  曾获部级科技进步和国防科学技术一等奖两次、二等奖三次、三等奖三次。1979年—1983年在国防科技大学自动控制系学习,获学士学位。

  1983年—1985年到航天科技集团公司一院12所工作,从事飞行器控制系统计算机辅助设计。1985年—1988年攻读研究生,获硕士学位。1988年起主要从事长三甲系列运载火箭控制系统设计和国家高技术研究。2001年被任命为长三甲系列火箭副总设计师。2006年被聘为航天科技集团公司科技委常委。

    [科技日报]

 

 

 

   

 

 

诚信为本

经商做人

 

北京鼎正环保技术开发有限公司

anbaoelee@sina.com

 


 

电催化裂解快速污水处理

快速污水处理系统,可以有效地氧化分解污水中生物菌群难以氧化的含苯类有机物、氰化物、氨氮化合物等各种严禁直排江河的具有高度污染性的物质。适宜于处理化肥、农药、制药、印染、制革、化学合成、电镀、石化、焦化、微电子等各个行业排放的各种污水。

Tel:010-62063238

anbaoelee@sina.com

 


 

消毒氧化设备

自来水、循环水消毒系统改造,通过安装次氯酸钠发生器设备可以取消不安全的液氯消毒方式,更能保障饮用水有利人体健康。

Tel:010-62063238

anbaoelee@sina.com

 


 

 

 


公司简介 | 公司服务 | 公司诚聘 | 联系我们

Copyright© sciencehuman.com,All rights reserved.

科学人网站工作部暨北京鼎正环保技术开发有限公司  联合主办
电话:010-62063238  E-mail:welcome@sciencehuman.com

  http://www.sciencehuman.com  京ICP备05003557   科学人  网 站