長征六號(hào)改運(yùn)載火箭是我國首型固體捆綁火箭，火箭芯級(jí)采用液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，捆綁了四個(gè)固體發(fā)動(dòng)機(jī)作為助推器。與常規(guī)的運(yùn)載火箭點(diǎn)火流程不同，火箭發(fā)射時(shí)，長六改運(yùn)載火箭芯一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)先點(diǎn)火，四個(gè)固體發(fā)動(dòng)機(jī)助推器再點(diǎn)火。固體發(fā)動(dòng)機(jī)存在一旦點(diǎn)火就無法實(shí)施緊急關(guān)機(jī)的情況，因此，在固體助推器點(diǎn)火為長六改火箭提供強(qiáng)大起飛推力前，需要對火箭芯級(jí)液體發(fā)動(dòng)機(jī)的健康狀態(tài)進(jìn)行診斷，在確保芯級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)健康無虞的前提下，固體助推器才執(zhí)行點(diǎn)火程序。

那么，如何在發(fā)射前為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)做一次全面的健康檢查?中國航天科技集團(tuán)有限公司八院長六改火箭的設(shè)計(jì)師們?yōu)榛鸺疽患?jí)的液體發(fā)動(dòng)機(jī)配置了一位“健康管家”，即發(fā)動(dòng)機(jī)健康診斷系統(tǒng)。這位“健康管家”要在極短的時(shí)間內(nèi)對液體發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后的工作狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確無誤地判斷，還不能因自身故障把正常工作的發(fā)動(dòng)機(jī)誤關(guān)機(jī)。據(jù)設(shè)計(jì)師介紹，目前國內(nèi)尚無在火箭發(fā)射中應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)健康診斷系統(tǒng)的先例，此次發(fā)射任務(wù)的成功，進(jìn)一步驗(yàn)證了健康診斷系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的正確性以及工程應(yīng)用的可靠性。

快：須臾間可判斷健康狀態(tài)

其實(shí)，我國的液體運(yùn)載火箭都有一套緊急關(guān)機(jī)系統(tǒng)，這套系統(tǒng)通常設(shè)置在地面機(jī)柜中，一旦遇到緊急情況，地面設(shè)備可以發(fā)出關(guān)機(jī)指令。但是這次，長六改火箭的設(shè)計(jì)師們把這套系統(tǒng)搬到了火箭上。這個(gè)經(jīng)集成化、小型化設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)，雖然僅有一本B5書的大小，但其強(qiáng)大的芯片運(yùn)算能力、快速精準(zhǔn)采集發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷的本事卻不可小覷。在芯級(jí)液體發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火后的2.5秒，健康診斷系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)診斷窗口;2.5至2.8秒，在短短的0.3秒內(nèi)，這位“健康管家”需要在前期收集的大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對發(fā)動(dòng)機(jī)的健康狀況進(jìn)行診斷：若監(jiān)測到發(fā)動(dòng)機(jī)存在問題，要在須臾間完成故障發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)緊急關(guān)機(jī)，確保固體助推器不再執(zhí)行點(diǎn)火程序，可謂是“最強(qiáng)大腦”。

準(zhǔn)：“雙保險(xiǎn)”確保發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)誤關(guān)機(jī)

發(fā)動(dòng)機(jī)健康診斷系統(tǒng)可不可靠?數(shù)據(jù)采集錯(cuò)誤怎么辦?會(huì)不會(huì)誤關(guān)了正常發(fā)動(dòng)機(jī)?設(shè)計(jì)師們一邊大膽設(shè)計(jì)，一邊小心求證。海量數(shù)據(jù)分析是準(zhǔn)確判斷的基礎(chǔ)，為此，長六改火箭的設(shè)計(jì)師們聯(lián)合發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，對發(fā)動(dòng)機(jī)健康診斷系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)研究，從幾萬秒的試車數(shù)據(jù)中尋找參數(shù)的規(guī)律，確定健康診斷系統(tǒng)的診斷算法，并進(jìn)行了上百次的仿真驗(yàn)證，在確保發(fā)動(dòng)機(jī)不發(fā)生誤關(guān)機(jī)的同時(shí)，盡早發(fā)現(xiàn)故障。

盡管診斷算法已經(jīng)經(jīng)過一系列的考驗(yàn)和驗(yàn)證，設(shè)計(jì)師們還是決定給長六改首飛箭上裝上“雙保險(xiǎn)”。為此，他們給火箭配置了三套相同的診斷系統(tǒng)，對發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)進(jìn)行同時(shí)診斷，如果有兩套及以上系統(tǒng)診斷同時(shí)判斷故障存在，才認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)故障。這好比一場比賽配備了三名裁判員，有兩名及以上裁判員判定球員犯規(guī)，才可以實(shí)施懲罰。

穩(wěn)：順利通過“冰火兩重天”的考驗(yàn)

健康診斷系統(tǒng)要想正常工作，必須要有一個(gè)健康的“體魄”，要健康到什么程度呢?長六改火箭的芯級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)為低溫液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，液氧的溫度為零下183℃，哪怕在設(shè)計(jì)師提供的“隔水隔熱服”的保護(hù)下，健康診斷系統(tǒng)周圍的環(huán)境依然在零下40℃;發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火后，周圍的溫度驟升為130℃，且伴隨著強(qiáng)烈振動(dòng)，工作環(huán)境極其惡劣。

為了練就健康診斷系統(tǒng)強(qiáng)健“體魄”，型號(hào)團(tuán)隊(duì)根據(jù)火箭起飛時(shí)刻的環(huán)境進(jìn)行了大量驗(yàn)證試驗(yàn)，從零下40℃到零上130℃、高強(qiáng)度沖擊、電磁兼容試驗(yàn)、1000余次強(qiáng)化考核……產(chǎn)品一次次地改進(jìn)再試驗(yàn)，試驗(yàn)后再改進(jìn)，終于練就了令設(shè)計(jì)師滿意的產(chǎn)品。為考核產(chǎn)品在發(fā)動(dòng)機(jī)真實(shí)環(huán)境中的表現(xiàn)，健康診斷系統(tǒng)先后6次參加了發(fā)動(dòng)機(jī)真實(shí)試車考核，圓滿完成了發(fā)動(dòng)機(jī)健康診斷，充分驗(yàn)證了健康診斷系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性，為長六改火箭首飛成功奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（記者 牛偉坤  ）