为火箭配置“健康管家”，让长六改更智能本文转自：文汇报长征六号改

本文转自：文汇报

文章图片

文章图片

长征六号改运载火箭是我国首型固体捆绑火箭，火箭芯级采用液氧煤油发动机，捆绑了四个固体发动机作为助推器。与常规的运载火箭点火流程不同，火箭发射时，长六改运载火箭芯一级发动机先点火，四个固体发动机助推器再点火。
中国航天科技集团八院抓总研制的长征六号改火箭是我国首型以固体发动机作助推器的新一代运载火箭。固体发动机虽然工作可靠、使用维护简单，但却存在一旦点火就无法实施紧急关机的情况；相反，火箭芯级采用的液体发动机则可以通过紧急关机系统实现关机。因此，在固体助推器点火为长六改火箭提供强大起飞推力前，需要对火箭芯级液体发动机的健康状态进行诊断，在确保芯级发动机健康无虞的前提下，固体助推器才执行点火程序。
那如何在发射前为火箭发动机做一次全面的健康检查？中国航天科技集团有限公司八院长六改火箭的设计师们为火箭芯一级的液体发动机配置了一位“健康管家” ，即发动机健康诊断系统。但“打铁还需自身硬” ，这位“健康管家”要在极短的时间内对液体发动机启动后的工作状态进行准确无误地判断，还不能因自身故障把正常工作的发动机误关机，导致火箭发射推迟，真正做到快速诊断、准确判断，保证发射任务万无一失。
据设计师介绍，目前国内尚无在火箭发射中应用发动机健康诊断系统的先例，此次发射任务的成功进一步验证了健康诊断系统方案设计的正确性以及工程应用的可靠性。
快：须臾间，发动机健康状态即可判断
发动机健康诊断系统在芯级发动机点火后开始工作，此时固体助推器尚未点火产生强大的起飞推力，四个助推器的重量可以将整个火箭牢牢固定在发射台上。健康诊断系统仅有0.3秒的时间，对芯级发动机健康状态进行迅速诊断，从而决定发射进程能否继续；如果诊断时间过长，则会持续消耗发动机的推进剂，影响火箭的运载能力。
【为火箭配置“健康管家”，让长六改更智能】其实，我国的液体运载火箭都有一套紧急关机系统，这套系统通常设置在地面机柜中，一旦遇到紧急情况，地面设备可以发出关机指令。但是这次，长六改火箭的设计师们把这套系统搬到了火箭上。这个经集成化、小型化设计后的系统，虽然仅有一本B5书的大小，但其强大的芯片运算能力、快速精准采集发动机参数并进行实时诊断的本事却不可小觑。在芯级液体发动机点火后的2.5秒，健康诊断系统进入发动机诊断窗口；2.5-2.8秒，在短短的0.3秒内，这位“健康管家”需要在前期收集的大量数据基础上，对发动机的健康状况进行诊断：若监测到发动机存在问题，要在须臾间完成故障发动机自动紧急关机，确保固体助推器不再执行点火程序，真可谓是“最强大脑” 。
准：不要误关了正常发动机
发动机健康诊断系统可不可靠？数据采集错误怎么办？会不会误关了正常发动机？设计师们一边大胆设计，一边小心求证。海量数据分析是准确判断的基础，为此，长六改火箭的设计师们联合发动机系统，对发动机健康诊断系统参数进行详细研究，从几万秒的试车数据中寻找参数的规律，确定健康诊断系统的诊断算法，并进行了上百次的仿真验证，在确保发动机不发生误关机的同时，尽早发现故障。火箭发射100%成功是所有航天设计师的共同追求，尽管诊断算法已经经过一系列的考验和验证，设计师们还是决定给长六改首飞箭上装上“双保险” 。为此，他们给火箭配置了三套相同的诊断系统，对发动机状态进行同时诊断，如果有两套及以上系统诊断同时判断故障存在，才认为发动机故障。这好比一场比赛配备了三名裁判员，有两名及以上裁判员判定球员犯规，才可以实施惩罚。