3月29日17时50分，我国在太原卫星发射中心成功发射长征六号改运载火箭，搭载发射的浦江二号和天鲲二号卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。
由中国航天科技集团八院抓总研制的长征六号改运载火箭，是我国新一代无毒无污染运载火箭，也是我国首型固体捆绑运载火箭，用于发射太阳同步轨道卫星。作为中型运载火箭的长六改，采用固体助推+液体芯级，四个刚劲有力的固体助推器是其区别于现役运载火箭的最大特征。
作为我国首型“混合动力”的长六改火箭，能够充分发挥液体发动机性能高、工作时间长和固体发动机推力大、工作可靠、使用维护简单的综合优势，进一步完善了我国运载火箭型谱，大幅提升了我国进入空间、利用空间、探索空间的能力。
长六改的首飞，成功填补了国内运载火箭固液联合控制领域空白，进一步完善了我国新一代运载火箭的型谱。
这次任务是长征系列运载火箭的第412次飞行。
“吃螃蟹”：我国首型“混合动力”火箭
2010年初，长六改运载火箭正式启动方案论证工作。
综合技术发展趋势和国内的研究现状，长六改火箭从论证之初便确定了采用固体捆绑的总体思路，即采用液体芯级捆绑固体助推构型——在运载火箭动力系统有一个共识，液体发动机性能高、工作时间长，固体发动机推力大、工作可靠、使用维护简单，可以免去在发射场复杂的加注流程。
固体助推器加液体芯级是国外典型运载火箭动力系统的主要组成方式，已经有数十年的发展历程。包括美国的宇宙神5、欧洲的阿里安5、日本的H-2A等火箭，都是类似的“混合动力”模式。
在我国现役运载火箭中，有单纯以固体发动机或液体发动机作为推力的运载火箭，但固体捆绑运载火箭的研制尚属头一次。
3月29日17时50分，我国在太原卫星发射中心成功发射长征六号改运载火箭
“第一个吃螃蟹的人”更是无经验可借鉴。自八院参与我国运载火箭研制以来，从未有过捆绑火箭的抓总研制经验，但这反而激发了型号队伍那股不服输的劲头：“以前都是光杆箭，现在我们也开始搞捆绑火箭了！”
在论证初期，为了优化火箭的构型，研制团队针对不同的芯级级数、直径及发动机台数，固体助推器数量、直径、分段数等开展了方案对比论证，组合出的火箭构型有近百种。比如到底是做两级半火箭还是三级半火箭？型号内形成了两种不同的观点。大家本着技术民主的原则，展开过无数次激烈的辩论。
随着论证工作的不断深入，长六改火箭的构型在团队一次次的“头脑风暴”中逐渐明朗起来。
2017年1月，长六改运载火箭的总体方案确定为两级半构型，即：芯一级3.35米直径、使用两台YF-100液氧煤油发动机；芯二级3.35米直径、使用一台YF-115液氧煤油发动机；助推采用4台2米两段式固体发动机。
长征六号改运载火箭
分段对接技术：让固体发动机更有劲
4台固体发动机由中国航天科技集团四院研制，单枚助推推力可达120吨。
“固体发动机要达到更大推力，必须掌握分段式发动机技术才行！”中国航天科技集团有限公司四院长征六号改固体发动机总设计师王健儒说。
作为实现固体发动机大型化的关键技术，分段对接技术在目前国际上被普遍使用。其主要原理是将燃烧室分成若干段，每段燃烧室独立绝热、浇注，最终通过模块化组合装配，实现有限直径内更大装药、更大推力的技术需求。分段式固体发动机具有推力大、工作时间长、结构尺寸大等特点，是运载火箭实现大起飞推力的有效途径。同时，采用分段技术，可大幅降低发动机技术难度、研制条件、运输等难度以及研制成本。
王健儒指出，固体火箭本质上就是缓慢燃烧的“炸药桶”，一旦分段之间的连接部分出现问题，就会导致燃烧不均匀，引发爆炸。所以分段式固体火箭的制造组装极为复杂困难。
目前，航天科技集团四院是国内唯一掌握固体发动机分段对接技术的单位。
此次长六改首飞，也是四院的分段式固体发动机首次上天飞行、首次实现型号工程化应用，实现了固体运载技术的跨越式发展。同时，按照技术发展图谱，航天科技集团四院更加先进的3.5米分段式发动机后续也将逐步开展型号应用。
长征六号改运载火箭
“捆得牢，分得开”
固体助推器加液体芯级的“混合动力”模式，需要突破固体助推器捆绑与分离技术、捆绑点大集中力扩散技术、固液捆绑联合摇摆控制等一系列关键技术。
为了克服在飞行过程中固液发动机联合工作带来的复杂力、热环境，研制人员建立了全面完整的捆绑火箭力学环境条件设计方法体系和气固两相喷流底部热环境预示模型，国内首次定量描述了声致振动特性，通过精准预示和控制措施，有效确保了“乘客”的乘坐舒适性。
助推器与芯级的固液捆绑，要求“捆得牢，分得开”。长六改通过“前端辅助传力+后端主传力”的捆绑连接解锁装置，相当于利用“肩扛+托举”两种力量，实现助推器与芯级的连接。为了进一步优化结构重量，长六改运载火箭打造了一款轻量化捆绑连接解锁装置，在运载火箭停放和飞行阶段下可承受并有效传递轴向和径向载荷。
作为一枚捆绑火箭，助推器完成“使命”后与芯级安全分离是火箭飞行过程中最关键的分离程序之一。为了实现在恶劣的力热环境、发动机后效推力、气动阻力等复杂干扰情况下，确保助推器和芯级安全的分离，研制团队合理选择分离动力源并优化布局，结合分离时序等设计，消除了众多干扰因素对分离的影响，确保助推器分得开、分得稳。同时，在研制阶段，长六改运载火箭还成功实施了3次固体助推捆绑地面分离试验，进一步验证了助推分离技术方案的正确性。
长征六号改运载火箭
火箭“健康管家”：0.3秒迅速诊断发动机健康状态
长六改火箭还配备了“健康管家”，让火箭更智能。与常规的运载火箭点火流程不同，火箭发射时，长六改火箭芯一级发动机先点火，4个固体发动机助推器再点火。
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。
如何在发射前为火箭发动机做一次全面的健康检查？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。
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：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。
为了确保万无一失，设计师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。
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。
【采写】南方日报记者 王诗堃 徐勉
【策划】张志超
【图片】孙公明
【作者】 王诗堃；孙公明；徐勉
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