中國運載火箭測試發(fā)射模式分析

郭璞

摘要：運載火箭的測試模式在火箭和發(fā)射場的總體調(diào)度中起著重要作用，目前各國常用的測試和發(fā)射方式主要是一平和兩垂、三垂三平配置。研究總結(jié)國內(nèi)外運載火箭探測和發(fā)射方式及其特點，從任務適應性、環(huán)境適應性、可靠性和安全性、經(jīng)濟性四個指標的要素影響分析，在此基礎上對比分析了三類探測和發(fā)射模式的要素的影響，為我國火箭基地的發(fā)展提供了重要的參考，為我國火箭基地的研制提供了重要的參考。

關鍵詞：測發(fā)模式;測發(fā)流程;發(fā)射場;影響因素

1.前言

火箭的測試模式（以下簡稱測試發(fā)射模式）是指火箭在發(fā)射場技術區(qū)域和發(fā)射場運輸、裝配和測試過程中的技術和物理狀況，以及發(fā)射場的整體布局。在確定試驗發(fā)射模式時，它決定了火箭在發(fā)射場的設施和設備測量和發(fā)射過程的總體時間表和基礎規(guī)模。

2.國內(nèi)外運載火箭測發(fā)模式現(xiàn)狀

2.1一平兩垂測發(fā)模式

該模式在發(fā)射場的技術區(qū)域建造工廠，并在發(fā)射場內(nèi)建造固定發(fā)射臺，地下設備室，服務塔和臍帶塔等。在技術區(qū)完成水平準備裝置的狀態(tài)檢查后，火箭的每個部分將通過公路運輸車將所有級轉(zhuǎn)移到發(fā)射場，并使用服務塔上的起重機將火箭提升到各個級別，合理/有效載荷或其組合垂直懸掛并?？吭诎l(fā)射臺上，并在測試后進行燃料發(fā)射，如圖1所示。

該模式的優(yōu)點是技術區(qū)域的設施簡單，發(fā)射范圍內(nèi)的測試過程一致，無需更改狀態(tài)。對發(fā)射臺的要求低，火箭的運輸條件低，操作簡單。

2.2三垂測發(fā)模式

在發(fā)射場技術區(qū)的垂直裝配試驗工廠中，各級箭體的垂直組成和各級啟動/支付負擔組合垂直組裝在主動發(fā)射臺上，完成各項試驗后，火箭通過主動發(fā)射臺垂直轉(zhuǎn)移到發(fā)射場，經(jīng)過射程綜合試驗后進入發(fā)射準備階段。

這種模式的優(yōu)點是試驗環(huán)境好，技術區(qū)和發(fā)射場的試驗可以使用與試驗位置在運輸過程中連續(xù)打開的同一套前向試驗設備，保證試驗位置和技術區(qū)的試驗結(jié)果有效，有效縮短火箭在發(fā)射場的工作時間，便于連續(xù)發(fā)射。

2.3三平測發(fā)模式

該模式完成技術區(qū)水平準備廠中支付負擔的箭體和水平對接的位置組成，在完成各種測試后，通過向發(fā)射場移動水平火箭并豎立總火箭，在發(fā)射場連接，加油和發(fā)射。

這種模式的優(yōu)點是可以防止在技術領域建造高垂直裝配試驗廠，發(fā)射場內(nèi)的地面設施相對簡單，運輸?shù)缆芬筝^低，運輸中使用的卡車比三垂模式更有效率。

3.測發(fā)模式影響因素分析

測發(fā)展模式必須以中國的實際情況顯示，并且應具有較強的項目適應性和環(huán)境適應性，高可靠性和安全性以及更好的經(jīng)濟性，可以從這4個指標中提煉出13個影響因素，如圖2所示。

3.1任務適應性

項目適應性可以通過五個因素來檢測：速度發(fā)射能力、連續(xù)發(fā)射能力、一般發(fā)射能力、逆流處置能力和有效載荷適應性。

通過優(yōu)化試驗和發(fā)射過程，縮短火箭發(fā)射準備時間和每次發(fā)射后的回收時間，具有快速發(fā)射能力和連續(xù)發(fā)射能力，滿足不同的任務要求;盡可能使用相同的發(fā)射站，以適應不同的火箭發(fā)射能力;火箭一旦出現(xiàn)重大故障，應具備良好的逆向處置能力;支付負擔可以適應水平和垂直裝配測試狀態(tài)。

3.2環(huán)境適應性

環(huán)境調(diào)整體現(xiàn)在火箭在發(fā)射場、試驗和運輸?shù)慕M成三種狀態(tài)上，對應三種不同的環(huán)境，即裝配環(huán)境、試驗環(huán)境和適應性環(huán)境。

1）集聚的環(huán)境適應表征了火箭在發(fā)射場最終組裝過程中的環(huán)境適應，一般受自然環(huán)境和機械環(huán)境的影響，其中火箭組裝可分為室內(nèi)和室外;

2）試驗環(huán)境的適應性反映了火箭在各種天氣條件下試射保障的難度;

3）適應環(huán)境的適應性反映了環(huán)境的自然適應性和火箭在過渡過程中的機械適應性。

火箭應具有較強的對自然環(huán)境的適應性和發(fā)射場運輸環(huán)境的適應性。

3.3可靠性和安全性

可靠性和安全性主要體現(xiàn)在火箭跟蹤和發(fā)射狀況的變化程度以及技術基礎上。

1）試驗和發(fā)射條件的變化程度反映了在試驗和發(fā)射過程中火箭的狀況將發(fā)生多大的變化;

2）技術基礎反映了模式在場地總裝、測試和發(fā)射中的發(fā)展和可靠性。

火箭和支付負擔試驗情況與射擊情況基本相同，減少了技術轉(zhuǎn)型;技術區(qū)和射擊場盡量前期使用同一套設備，箭體連接試驗結(jié)束后狀態(tài)不變;采用技術基礎良好、成熟度高的技術可靠性和安全性。

3.4經(jīng)濟性

發(fā)射場火箭的主要設施和設備有火箭地面跟蹤和監(jiān)視設備、發(fā)射臺和發(fā)射場設施等，上述設施和設備可以反映建設范圍，體現(xiàn)經(jīng)濟性。

1）火箭跟蹤和監(jiān)視設備主要體現(xiàn)在配套設備的數(shù)量和箭矢裝配設備的程度上;

2）發(fā)射臺通常涉及固定發(fā)射臺或主動發(fā)射臺;

3）發(fā)射場的設施主要包括技術區(qū)試驗設施、中轉(zhuǎn)軌道和射擊場內(nèi)的服務塔。

在演示試驗和發(fā)射模式時，應盡可能縮小火箭跟蹤和監(jiān)視設備、發(fā)射臺和射擊場的建造范圍，以降低成本，提高使用性能和維護。

4.中國運載火箭測發(fā)模式發(fā)展

結(jié)合上述試驗和發(fā)射方式的定量分析結(jié)果，結(jié)合國內(nèi)外火箭的發(fā)展情況以及我國目前發(fā)射場的環(huán)境地質(zhì)條件和建設條件，應根據(jù)火箭的需要選擇不同類型的試驗和發(fā)射方式，未來我國火箭試驗和發(fā)射方式的發(fā)展思路如下：

1）小型火箭在每個發(fā)射場保持三點模式，發(fā)射區(qū)采用塔式模式，無需服務，以改善火箭的使用和維護。

2）中程運載火箭是我國未來的主要火箭，為了滿足高密度發(fā)射和快速試射的需要，在掌握三級試驗開發(fā)技術的基礎上，文昌發(fā)射場地選擇了三平模式，同時根據(jù)衛(wèi)星適配，也可以采用兩平和一垂模式。酒泉、西昌、太原等國內(nèi)其他發(fā)射場可采用一平、兩垂直、三平模式，可根據(jù)發(fā)射場當前情況選擇，提高工作中心的利用率。因此，未來中型運載火箭在設計時應同時具備一平、三垂三平發(fā)射方式的能力，核心是要兼具垂直裝配試驗和水平裝配試驗能力，并根據(jù)需要在不同發(fā)射站采用適當?shù)脑囼炘O置，大大提高火箭發(fā)射任務的適應性。

3）文昌發(fā)射場的大型和重型運載火箭要優(yōu)化三垂模式，可以利用現(xiàn)有的發(fā)射場設施，但需要進行三垂模式優(yōu)化工作，重點優(yōu)化是簡化射程，利用簡單的塔臺服務或?qū)で髮崿F(xiàn)塔臺服務取消，實現(xiàn)運輸后快速發(fā)射，減少發(fā)射場的建設， 縮短準備時間。

結(jié)論

鑒于三平模式火箭的優(yōu)勢，建議中國對中型捆綁火箭三平模式的關鍵技術進行研究，盡快實現(xiàn)該模式的應用。未來，小型運載火箭應地選擇三平模式，中程運載火箭應具備一平、兩垂、三平三垂模式的能力，以滿足不同任務的需要，大型和重型運輸火箭應采用三垂模式和簡單的服務塔或無服務塔方案，以提高火箭的性能。

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