運(yùn)載火箭測試發(fā)射相關(guān)分析

高琪 顧懿 王磊

摘 要：目前長三甲火箭系列運(yùn)載火箭系列作為中國的一代主力運(yùn)載火箭已成功發(fā)射完成第100次成功發(fā)射，結(jié)合實(shí)際火箭工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用人工聰慧智能等新技術(shù)，討論了運(yùn)載火箭發(fā)射測試系統(tǒng)發(fā)射過程控制系統(tǒng)技術(shù)未來發(fā)展的研究方向及一些關(guān)鍵技術(shù)，給出了可行的相關(guān)技術(shù)發(fā)展路線。

關(guān)鍵詞：長三甲系列;運(yùn)載火箭;測試發(fā)射控制技術(shù)

1測試發(fā)射控制系統(tǒng)發(fā)展

長三甲一號(hào)系列運(yùn)載火箭投入服役25年以來，地面遠(yuǎn)控測試火箭發(fā)射系統(tǒng)控制管理系統(tǒng)共先后經(jīng)歷了3個(gè)主要發(fā)展升級階段：近距離遠(yuǎn)控測試火箭發(fā)射系統(tǒng)控制管理系統(tǒng);第1代采用遠(yuǎn)控“三化”式的測試火箭發(fā)射系統(tǒng)控制管理系統(tǒng);第2代采用遠(yuǎn)控更新改造后的測試火箭發(fā)射系統(tǒng)控制管理系統(tǒng)。

1.1近距離測試發(fā)射控制系統(tǒng)

長三甲一號(hào)系列運(yùn)載火箭遠(yuǎn)程測試衛(wèi)星發(fā)射遠(yuǎn)程控制管理系統(tǒng)最早可以追溯到20世紀(jì)八、九十年代，它主要是在現(xiàn)代長征十一二號(hào)火箭系列和現(xiàn)代長征三號(hào)系列測試火箭發(fā)射遠(yuǎn)程控制管理系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)上，采用當(dāng)時(shí)較為先進(jìn)的控制技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制思想，進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)研發(fā)和綜合設(shè)計(jì)研制生產(chǎn)，最終在90年代初基本形成了長三甲一號(hào)系列運(yùn)載火箭發(fā)射近距離遠(yuǎn)程測試火箭發(fā)射遠(yuǎn)程控制管理系統(tǒng)（中文簡稱近程遠(yuǎn)控系統(tǒng)，相對于它的后續(xù)系列遠(yuǎn)控控制系統(tǒng)進(jìn)行命名）。

1.2第1代遠(yuǎn)程測試發(fā)射控制系統(tǒng)

長三甲二號(hào)火箭系列運(yùn)載火箭第1代遠(yuǎn)程發(fā)射試驗(yàn)火箭測試運(yùn)載火箭發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制過程管理發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作思路原理系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路如以下框框中的圖1所示。與近控網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相比最大的主要技術(shù)變化之處在于是，采用輕質(zhì)高可靠單遙控模塊的視頻光纖物理介質(zhì)使用即可輕松進(jìn)行視頻遙控器和遠(yuǎn)距離的音視頻網(wǎng)絡(luò)通信。

系統(tǒng)測試管理功能系統(tǒng)采用了對觸發(fā)測試時(shí)間更加嚴(yán)格的自動(dòng)測試管理系統(tǒng)和自動(dòng)數(shù)字測試筆錄儀，通過以太網(wǎng)將系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)結(jié)果實(shí)時(shí)送到后端，大大提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測功能范圍，為系統(tǒng)操作手執(zhí)行決策過程提供了大量更多元的信息，大幅度地降低了使用操作手的風(fēng)險(xiǎn)。

現(xiàn)在總體來看，第1代平行遠(yuǎn)控主動(dòng)測試應(yīng)急發(fā)射通道控制技術(shù)系統(tǒng)仍然一直存在控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)體積大、冗余度不高，應(yīng)急發(fā)射通道控制數(shù)據(jù)冗余量明顯不足的主要缺點(diǎn)，但已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從被動(dòng)近控控制到主動(dòng)遠(yuǎn)控的控制模式技術(shù)突破。通過充分采用新材料技術(shù)和新設(shè)計(jì)思路，提高了系統(tǒng)的安全自動(dòng)化管理程度，使得整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成與功能布局更加合理.

1.3第2代火箭遠(yuǎn)控更新改造工程測試火箭發(fā)射系統(tǒng)控制導(dǎo)航系統(tǒng)

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作原理上，第2代自動(dòng)遠(yuǎn)控更新改造后的測試場所發(fā)射流程控制管理系統(tǒng)之后可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)全部測試發(fā)射場所的測試、發(fā)射、控制三個(gè)流程的"無人化"自動(dòng)測試發(fā)控，通過系統(tǒng)規(guī)劃好的自動(dòng)測試發(fā)射路徑即可開展發(fā)射自動(dòng)測試、自動(dòng)發(fā)射判斷解讀、自動(dòng)發(fā)射狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測、自動(dòng)實(shí)時(shí)發(fā)出遠(yuǎn)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)控制指令。使用該控制處理系統(tǒng)在全部進(jìn)入自動(dòng)發(fā)射控制流程后，可實(shí)現(xiàn)“一鍵啟動(dòng)”并自動(dòng)同時(shí)完成全部的控制系統(tǒng)性能測試、狀態(tài)信號(hào)確認(rèn)、轉(zhuǎn)電回路控制等系統(tǒng)操作，全套火災(zāi)應(yīng)急處理預(yù)案也可以轉(zhuǎn)為自動(dòng)發(fā)射流程，僅同時(shí)保留人工的自動(dòng)點(diǎn)火和外部應(yīng)急預(yù)案通道自動(dòng)控制兩個(gè)功能。

2運(yùn)載火箭測試發(fā)射控制系統(tǒng)發(fā)展展望

隨著綜合應(yīng)用技術(shù)、綜合應(yīng)用電子技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、故障檢測診斷分析技術(shù)等的不斷進(jìn)步發(fā)展，未來箭上探測設(shè)備上的智能化應(yīng)用程度也將逐步得到提升，對基于地面綜合測試試驗(yàn)發(fā)射能力控制支持系統(tǒng)的綜合測試發(fā)射能力裝備需求將逐步大大減弱，靶場安全保障與測試發(fā)射控制支持工作人員也將逐步大大減少。地面發(fā)射測試衛(wèi)星發(fā)射自動(dòng)控制中心系統(tǒng)將充分借助強(qiáng)大的自動(dòng)數(shù)據(jù)處理控制能力對全球海量衛(wèi)星測試發(fā)射數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合分析處理。

2.1遠(yuǎn)程發(fā)射支持系統(tǒng)

該遠(yuǎn)程火箭技術(shù)測試應(yīng)用平臺(tái)可以使所有更高效率地盡量減少那些遠(yuǎn)離快速發(fā)射工作場所的技術(shù)人員，充分利用遠(yuǎn)程軟硬件結(jié)合技術(shù)研發(fā)資源與遠(yuǎn)程技術(shù)專家組的遠(yuǎn)程智力聯(lián)合研究技術(shù)資源，提高遠(yuǎn)程技術(shù)測試運(yùn)載火箭快速發(fā)射時(shí)的工作效率，在遠(yuǎn)程期間即可輕松實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭的快速遠(yuǎn)程發(fā)射智能響應(yīng)。同時(shí)，也因此建議大家可以通過考慮能夠使有限的軌道發(fā)射飛行測試人員達(dá)到可以進(jìn)行兼顧多發(fā)次運(yùn)載火箭的軌道發(fā)射飛行測試或者火箭發(fā)射飛行試驗(yàn)等的任務(wù)。

2.2敏捷測試與發(fā)射技術(shù)

現(xiàn)役大型運(yùn)載火箭的快速測試試射發(fā)控控制模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不至于能夠完全滿足未來運(yùn)載火箭的超高運(yùn)載密度、敏捷快速測發(fā)的技術(shù)要求，商業(yè)試驗(yàn)發(fā)射系統(tǒng)市場競爭愈來越激烈，為了有效縮短試驗(yàn)發(fā)射時(shí)間周期、增加試驗(yàn)發(fā)射運(yùn)行效率、減少試驗(yàn)發(fā)射設(shè)備費(fèi)用、降低試驗(yàn)發(fā)射過程成本，基于衛(wèi)星云計(jì)算數(shù)據(jù)服務(wù)的全新智能一體化快速測試和試驗(yàn)發(fā)射過程控制管理系統(tǒng)將被廣泛視為運(yùn)載火箭的快速測試與試射發(fā)控控制系統(tǒng)的研究重點(diǎn)和發(fā)展趨勢。

2.3預(yù)埋式預(yù)案實(shí)施技術(shù)

測試預(yù)案發(fā)射靶場控制技術(shù)系統(tǒng)測試預(yù)案目前以教論文本書的形式予以呈現(xiàn)，在傳統(tǒng)靶場技術(shù)測試階段需要組織技術(shù)人員進(jìn)行學(xué)習(xí)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)了技術(shù)故障時(shí)可由操作手通過檢索查找預(yù)先設(shè)計(jì)打印好的故障處理預(yù)案方法和測試預(yù)案故障手冊資料來決定采取與預(yù)案相應(yīng)的故障處理方式。根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際故障處理診斷分析結(jié)果自動(dòng)確定每個(gè)故障可能發(fā)生點(diǎn)的位置，并根據(jù)測試預(yù)案故障處理操作流程或故障重點(diǎn)處理原則自動(dòng)準(zhǔn)確地組織給出故障處理預(yù)案措施并自動(dòng)組織執(zhí)行，提高了測試預(yù)案的設(shè)計(jì)實(shí)施工作效率和系統(tǒng)內(nèi)的智能化管理水平，降低了系統(tǒng)的故障傷亡和性能受到故障影響大的程度，提高了靶場測試的系統(tǒng)安全性。

3結(jié)語

本文通過研究總結(jié)長三甲火箭系列運(yùn)載火箭的對空地面發(fā)射檢測試驗(yàn)發(fā)射運(yùn)行控制管理系統(tǒng)的主要技術(shù)發(fā)展進(jìn)步與應(yīng)用發(fā)展，分析了不同發(fā)展階段的該控制系統(tǒng)主要技術(shù)發(fā)展優(yōu)勢與應(yīng)用特點(diǎn)，總結(jié)了其他長三甲火箭系列運(yùn)載火箭的對地測試試驗(yàn)發(fā)射運(yùn)行控制管理系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用與經(jīng)驗(yàn)借鑒。

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