我國首個(gè)，成功交付！“網(wǎng)系回收”如何接住火箭？
◎ 科技日報(bào)記者 付毅飛
據(jù)中國航天科技集團(tuán)一院消息，我國首個(gè)火箭網(wǎng)系回收海上平臺“領(lǐng)航者”于11月30日成功交付?！邦I(lǐng)航者”與網(wǎng)系回收裝置等產(chǎn)品組合，將共同在海上構(gòu)建一個(gè)穩(wěn)定、可靠、精準(zhǔn)的火箭回收系統(tǒng)。
什么是網(wǎng)系回收？它與其他火箭回收方式相比有何優(yōu)勢？作為我國首個(gè)獲得中國船級社入級證書和法定證書的海上火箭回收平臺，“領(lǐng)航者”具備哪些技術(shù)特點(diǎn)？中國航天科技集團(tuán)有關(guān)專家向科技日報(bào)進(jìn)行了介紹。
第一問：什么是網(wǎng)系回收？
隨著可重復(fù)使用運(yùn)載火箭技術(shù)的發(fā)展，國際上出現(xiàn)了多種回收模式，包括早期采用的傘降回收；在火箭子級加裝機(jī)翼或翼傘，讓它能像飛機(jī)降落一樣水平回收；甚至國外還嘗試過用直升機(jī)在空中捕獲回收，不過該技術(shù)路線后來被放棄。
目前世界主流的火箭回收模式是垂直起降回收。相較于一次性火箭，它新增了柵格舵與著陸支腿，柵格舵在再入階段展開，精準(zhǔn)把控姿態(tài)與落點(diǎn)；著陸支腿在觸地前展開，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)軟著陸。
中國航天科技集團(tuán)許學(xué)雷介紹，網(wǎng)系回收屬于垂直起降回收的一種，但獨(dú)具特色。其原理類似于艦載機(jī)借助阻攔索系統(tǒng)在航母降落。不同的是，要回收垂直降落的火箭，需要在高空布設(shè)阻攔索，當(dāng)火箭降至一定高度時(shí)，箭上掛鉤掛在4根“井”字型繩索上，完成捕獲回收。
第二問：網(wǎng)系回收有何優(yōu)勢？
許學(xué)雷表示，網(wǎng)系回收是一種新型箭地協(xié)同火箭回收模式。通過該系統(tǒng)與箭上回收裝置高度協(xié)同，可提高回收過程中捕獲、緩沖的成功率。其中包括回收船將與火箭頻繁交互以實(shí)現(xiàn)箭找船；火箭多重關(guān)機(jī)策略要保證掛鉤與網(wǎng)平面的相對幾何關(guān)系；箭上掛鉤與緩沖索、緩沖缸等要進(jìn)行多重阻尼特性匹配，以實(shí)現(xiàn)火箭平穩(wěn)接駁等。
他介紹，相比當(dāng)前主流回收方案，網(wǎng)系回收對火箭的著陸指標(biāo)更為友好，這主要得益于火箭入網(wǎng)接駁時(shí)，大多動能、勢能均被地面緩沖機(jī)構(gòu)吸收，使得對箭上緩沖結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求大幅降低。針對火箭落點(diǎn)偏差，回收系統(tǒng)可以通過簡單高效地調(diào)整地面設(shè)備尺寸規(guī)模，提高適應(yīng)能力，這同時(shí)也能降低對火箭發(fā)動機(jī)推力調(diào)節(jié)能力的要求。
此外，目前大多數(shù)可重復(fù)使用火箭的支腿等裝置都需隨箭定制、隨箭飛行，而網(wǎng)系回收系統(tǒng)有助于簡化火箭結(jié)構(gòu)，提高效率和效益。同時(shí)，該系統(tǒng)通過一些指標(biāo)系列化設(shè)計(jì)，可以適應(yīng)不同規(guī)模的火箭回收。
第三問：身兼船舶和回收平臺的“領(lǐng)航者”，有哪些技術(shù)難點(diǎn)？
“領(lǐng)航者”是我國首個(gè)得到船級社注冊認(rèn)證、正式交付的海上火箭回收平臺。許學(xué)雷介紹，其長144米，寬50米(外廓)，吃水5.5米，滿載排水量2.5萬噸，具有DP2動力定位能力。
“領(lǐng)航者”身上存在多項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)。許學(xué)雷說，作為回收船，“領(lǐng)航者”與火箭著陸時(shí)的位置姿態(tài)要高度協(xié)同，因而在橫搖、縱搖及艏搖等普通船舶設(shè)計(jì)時(shí)不太被關(guān)注的指標(biāo)上，有著更高要求。
同時(shí)，該平臺的動力定位系統(tǒng)定位精度，也要滿足各個(gè)浪向下的指標(biāo)要求。普通船舶在實(shí)現(xiàn)動力定位時(shí)只考核迎浪(艏向角180度)狀態(tài)的定位能力，而回收船需要考慮60度甚至90度時(shí)的定位精度。
在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，普通船舶通常主要考慮載荷在甲板面均勻分布就可以，但網(wǎng)系回收海上平臺是通過四組大支座固定在甲板上，載荷高度集中，這給船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來很大挑戰(zhàn)。同時(shí)，網(wǎng)系回收系統(tǒng)是高聳桁架結(jié)構(gòu)，質(zhì)量大、重心高，給船舶穩(wěn)性設(shè)計(jì)帶來很大困難，需要在設(shè)計(jì)之初，開展各種海況下的載荷分析、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)、外廓飄臺設(shè)計(jì)等。
來源：科技日報(bào)