11月30日夜間，我國最新研發(fā)的首型4米級運載火箭長征十二號（長十二）在海南商業(yè)航天發(fā)射場點火起飛，并順利地將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術試驗衛(wèi)星、技術試驗衛(wèi)星03星送入預定軌道，發(fā)射任務取得圓滿成功。據(jù)《環(huán)球時報》記者了解，該型火箭的運載效率不僅位居我國運載火箭的前列，在世界范圍內(nèi)也名列前茅，該型火箭的應用將有效提高我國太陽同步軌道入軌能力和低軌星座組網(wǎng)能力，助力我國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)以及航天運輸體系的高質(zhì)量發(fā)展。
長十二火箭發(fā)射。（亓創(chuàng) 攝）
4米級直徑有講究
長十二是由中國航天科技集團有限公司八院抓總研制的兩級構(gòu)型火箭。它是我國首型4米級運載火箭，也是目前我國運載能力最強的單芯級運載火箭。據(jù)了解，長十二火箭全長約62米，起飛質(zhì)量約430噸，近地軌道運載能力不小于12噸、700公里太陽同步軌道運載能力不小于6噸，可根據(jù)任務需求適配5.2米、4.2米直徑構(gòu)型的整流罩，支持單星、多星不同軌道發(fā)射。
中國航天科技集團八院曾文花11月30日在接受《環(huán)球時報》記者采訪時介紹稱，“長十二火箭在長征系列火箭里首創(chuàng)了4米級的箭體直徑，實現(xiàn)了大直徑、大推力、高面推比，更加有利于支撐實現(xiàn)火箭的高性能，達到目前國際主流水平�！�
據(jù)《環(huán)球時報》記者了解，在我國運載火箭研制初期，受到運輸條件的限制，特別是鐵路隧道運輸寬度與高度的要求，我國的長征系列中型運載火箭一直沿用3.35米箭體直徑。但為了加快適應商業(yè)發(fā)射市場需求，有效提升運載能力，長十二火箭在國內(nèi)首次采用4米級箭體直徑。更大的直徑也意味著更大的結(jié)構(gòu)空間，在實現(xiàn)裝配更大規(guī)格發(fā)動機的同時，也能容納更多的燃料和有效載荷，可以滿足更加廣泛的發(fā)射任務需求。相較于傳統(tǒng)的3.35米直徑運載火箭，長十二可實現(xiàn)推進劑裝填量提升30%，火箭模塊的推力性能提升108%。
長十二火箭還在研制過程中首次采用與液氧相容的冷氦增壓技術，這項技術利用低溫高壓下氦氣密度大的特點，實現(xiàn)更加高效地對煤油進行增壓，顯著減輕增壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)重量，從而大幅提升長十二火箭的運載能力。此外，長十二還是國內(nèi)首個應用鋁鋰合金的運載火箭。在二級貯箱的設計中，它創(chuàng)新性地采用世界先進的第三代鋁合金材料鋁鋰合金，使長十二火箭在保證結(jié)構(gòu)承載的同時，箭體更加輕質(zhì)化，促進運載能力和運載效率的提升。
這些創(chuàng)新性技術的使用，使長十二火箭的面推比提升了60%。相關技術專家介紹稱，面推比即火箭起飛推力與箭體等效截面積的比值，高面推比就意味著火箭具有更好的提速性能，可以盡早甩開稠密大氣層，減少空氣摩擦力損耗，相同燃料下具備更高的運載能力�！斑@就仿佛是一名身形健碩的短跑運動員，以更輕快的身姿、更輕松的起跑，托舉更重的載荷�！�
在擁有4米級的箭體直徑后，長十二火箭還采用5.2米直徑的整流罩。曾文花表示，這也是為后續(xù)我國的星座組網(wǎng)任務而設計的，未來可能還會采用堆疊的衛(wèi)星布局�！靶亲M網(wǎng)的發(fā)射任務，可能會要求一軌多星，這對整流罩的要求比較高，長十二火箭也是八院首款5.2米直徑大整流罩的火箭，這使得長十二火箭在承接低軌互聯(lián)網(wǎng)星座發(fā)射任務時，具有一定的優(yōu)勢�！痹幕ǚQ。
矗立在海南商發(fā)二號發(fā)射工位的長征十二運載火箭（樊巍 攝）
為何“先點火、再釋放”
為進一步提升火箭發(fā)射可靠性，長十二火箭還創(chuàng)新性地采用了健康診斷管理、牽制釋放的新技術。此次任務的圓滿成功也是新研的牽制釋放系統(tǒng)在國內(nèi)的首次工程應用。
據(jù)了解，此前國內(nèi)運載火箭點火后，發(fā)動機均以100％推力進行發(fā)射，如果此時發(fā)動機出現(xiàn)異常，將無法終止發(fā)射流程。而在各類故障模式中，火箭在點火起飛段發(fā)動機發(fā)生故障的概率相對較大。為規(guī)避此類故障帶來的損失、進一步提高發(fā)射可靠性，長十二火箭首次將牽制釋放技術應用在火箭發(fā)射流程中。
中國航天科技集團八院謝立稱，長十二火箭在點火后，牽制釋放系統(tǒng)會先將其系留在發(fā)射臺上�；鸺l(fā)動機到達75%工況時實施故障檢測和智能診斷，在0.3秒內(nèi)進行快速檢測診斷，如果檢測到火箭系統(tǒng)出現(xiàn)異常，發(fā)動機就會緊急關機。在確保正常后，發(fā)動機推力達到100%，同時牽制釋放打開、連接器脫落、起豎架后倒，火箭正常起飛。發(fā)射升空后，智能健康診斷系統(tǒng)將對火箭進行實時“體檢”，一旦發(fā)現(xiàn)故障，可進行故障隔離，同時實施飛行任務的重新規(guī)劃，為火箭在線生成新的飛行軌跡，確保衛(wèi)星準確進入原定軌道。
牽制釋放技術為航天科技的發(fā)展打開了新的可能，但牽制釋放機構(gòu)需要極高可靠性，既要能牽住，又要能放開。中國航天科技集團趙繼亮介紹稱，這項技術歷時4年研制，可靠性試驗達到了1200次，疊加牽制性能試驗、釋放性能試、高低溫試驗、隨機振動試驗等十余項試驗總計達到2000次以上。
為密集發(fā)射做好準備
作為一款面向商業(yè)航天發(fā)射市場的運載火箭，長十二火箭可適應國內(nèi)各大發(fā)射場。謝立介紹稱，長十二火箭在水平轉(zhuǎn)運到發(fā)射工位后可以整體起豎，起豎后進行功能測試，然后就可以進行火箭加注發(fā)射了。這種測發(fā)模式使得火箭占據(jù)發(fā)射工位的時間相對較少，可實現(xiàn)高頻次發(fā)射，為我國下一步運載火箭的密集發(fā)射做好準備�！伴L十二遙一從進場到發(fā)射耗時21天，未來最快可以壓縮至10天左右，火箭占據(jù)發(fā)射工位的時間只有3天�！�
“長十二火箭首次對起豎系統(tǒng)提出了0秒快速后倒的要求。”謝立表示，長十二火箭在點火起飛時，高達70米、重達240噸的起豎系統(tǒng)要在10秒內(nèi)完成從垂直狀態(tài)向后傾倒，然后再慢慢后倒。
據(jù)了解，這種設計和美國“獵鷹9”號火箭相類似，這種設計可以使連接器與起豎架一同連接在火箭上，在倒計時0秒時，起豎架快速后倒，連接器同時脫落，這樣可保證一旦發(fā)射前遇到突發(fā)狀況，需要推遲發(fā)射，連接器還連在火箭上的，還能進行推進劑卸回或是再加注的操作。
中國航天科技集團八院梁建國告訴《環(huán)球時報》記者，“長征十二號火箭論證之初就是為了商業(yè)航天而生，其以能力翻倍、低成本和高可靠等特點在眾多方案中嶄露頭角�！�
