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长征三号甲系列运载火箭研制团队——将金牌火箭努力打造成经典火箭

发表时间:2014-12-08     信息来源:中国航天报

长征三号甲系列运载火箭是指由长征三号甲及其发展型长征三号乙和长征三号丙三种火箭组成的火箭群体,是中国航天科技集团公司运载火箭技术研究院从20世纪八十年代中期开始研制的三级液体系列运载火箭,迄今为止共经历了60次发射,成功率高达98%,在长征火箭200次发射纪录中占据了重要的地位。

长征三号甲系列运载火箭主要用于地球同步转移轨道卫星的发射任务,是我国目前现役运载能力最大的系列运载火箭,也是我国国际商业卫星发射服务的主力火箭之一。

自1994年2月8日长征三号甲火箭一箭双星发射实践四号卫星和夸父一号模拟星首飞成功以来,长征三号甲系列运载火箭已经走过了辉煌的20年,在我国通信卫星、探月工程、北斗导航、风云气象卫星等重大工程以及国际商业卫星发射服务中发挥了关键作用。1998年,长征三号甲、长征三号乙火箭获得国家科技进步特等奖。2007年,长征三号甲火箭被中国航天科技集团公司授予“金牌火箭”荣誉称号。2010年,长征三号丙火箭获得国防科技进步一等奖。

       

国内、国际两个市场显身手

探月工程是中国重大科技专项任务,工程按“绕、落、回”三个阶段实施,均由长征三号甲系列运载火箭承担发射任务。2007年10月24日,长征三号甲火箭将“嫦娥一号”送入太空,实现了中国首次月球探测活动,首次实现了“零窗口”发射。2010年10月1日,长征三号丙火箭将“嫦娥二号”送入太空,首次将探测器直接送入地月转移轨道。2013年12月2日,长征三号乙火箭将“嫦娥三号”高精度送入地月转移轨道,为探测器月面软着陆奠定了坚实基础。2014年10月24日,长征三号丙火箭将探月工程三期再入返回飞行试验器高精度送入地月自由返回轨道,验证了半弹道跳跃式再入返回等关键技术。

北斗导航工程是中国具有独立自主知识产权的卫星导航系统,在确保国家安全、国民经济效益方面发挥了巨大作用,一期工程的所有组网卫星均采用长征三号甲系列运载火箭完成发射。为满足工程需要,研制团队完成大量新研工作,突破了以长征三号乙串连双星发射火箭设计、多轨道面设计技术、高密度发射及组批生产管理创新与应用、运载火箭控制技术、“窄窗口”发射技术等为代表的几十项关键技术。从2007年4月14日至2012年10月25日,14次发射全部成功,圆满完成了工程赋予的各项任务,为区域导航系统组网发射并投入使用作出了重大贡献。

在国际商业发射市场上,长征三号甲系列运载火箭同样身手不凡。1986年世界航天史上发射接连失利,为长征火箭迈入国际商业发射市场创造了良好机遇。

在国际市场需求的牵引下,长征三号乙火箭应运而至。尽管在1996年2月15日首飞失利,但经过全面的质量整顿和彻底归零,使得长征三号乙火箭凤凰涅槃、浴火重生,后续相继圆满完成了以马部海通信卫星、亚太二号R通信卫星、中卫一号通信卫星、鑫诺一号通信卫星为代表的多项国外商业卫星发射,真正走出国门、踏入国际市场。

受卫星出口限制等因素影响,长征火箭的国际商业发射一度中断。2005年4月12日,长征三号乙火箭成功将第一颗欧洲研制的采用ITAR-free技术的亚太六号通信卫星送入预定轨道,此后又将5颗采用ITAR-free技术的卫星送入太空,再次在国际发射服务市场站稳了脚跟。

长征三号乙火箭较高的运载能力也为国产通信卫星的发展提供了基础平台,针对第三世界国家,长征三号甲系列运载火箭与国产通信卫星采用了星箭联合、在轨交付的新型模式,完成了包括尼日利亚星、委内瑞拉星、巴基斯坦星、玻利维亚星在内的多颗整星出口项目,开辟了国际商业发射服务的一条新途径。 截至目前,长征三号甲系列运载火箭已经完成了16次国际商业发射任务。

技术、管理两条战线勇创新

20多年的60次发射,长征三号甲系列运载火箭无论从技术、管理、研制生产能力和各项保障上都发生了巨大的变化,创造了许多首次,不断地刷新自身的纪录。

长征三号甲系列运载火箭在研制初期采用了百余项新技术和数十项工艺攻关项目,高密度发射以来又开展了200多项技术和管理创新。通过技术改进和管理创新,大幅提高了长征三号甲系列运载火箭的技术水平、运载能力、入轨精度、飞行可靠性,以及任务发射适应能力、研制生产能力和高密度发射能力,型号队伍的组织管理能力也得到了大大提升。

技术创新是长征三号甲系列运载火箭的优良传统,在研制时期就采用了以大推力氢氧发动机、动调陀螺四轴平台、冷氦加温增压和氢气能源双摆伺服机构为代表的上百项性能先进的新技术,服役初期的长征三号甲系列运载火箭综合性能达到了国际一流水平。

随着中国探月工程和北斗导航工程的立项研制,长征三号甲系列运载火箭迎来了更大的挑战。探月工程发射任务实现了火箭“零窗口”发射技术、“多窗口”发射技术、地月转移轨道发射技术等突破,拓展了长征火箭发射能力,为后续深空探测打下了坚实基础。在发射北斗卫星过程中,突破了以MEO中圆转移轨道设计、起飞滚转、高空风双向风补偿、远距离测发控为代表的多项关键技术,为工程建设作出了突出贡献。

长征三号丙火箭是中国独一无二的非全对称火箭,2008年4月25日,长征三号丙火箭首飞成功,标志着中国突破了非全对称火箭设计技术,使得中国高轨任务运载能力分布更加合理,实现了长征三号甲系列运载火箭真正的系列化、组合化。

在可靠性提升方面,回顾长征三号甲系列运载火箭20年的发展史,可靠性工作一直是型号研制发展的基石,尤其对火箭组批生产和高密度发射的成功发挥了至关重要的作用。目前,长征三号甲系列运载火箭飞行可靠度已从研制初期的0.91提高到0.94(置信度0.7)的水平,达到了国际先进水平。

在产品化实施方面,长征三号甲系列运载火箭在方案设计时就贯彻了“系列化、组合化、通用化”的思想,具有良好的继承性和通用性。随着技术的不断进步并适应不同用户需要,长征三号甲系列运载火箭构型从3种衍生至11种,但是在型号发展过程中,一直大力推行标准化、模块化、系列化和产品化,大部分产品技术状态基本稳定可实现批量化生产,产品的成熟度也在不断提升,目前绝大部分配套产品成熟度达到5级,部分产品成熟度达到6级。

型号组织管理模式是伴随着型号任务和技术发展而变化的。为了适应多型号研制并举、研制和生产并进的形势,适应高密度设计、生产和发射的现状,长征三号甲系列运载火箭研制团队确立了以发射计划为主线,技术、进度、质量全面支撑的整体框架。提出了“实施项目牵引、创新管理模式、优化资源配置、挖掘生产潜能、再造工作流程、形成组批投产、加强工序协调、实现流水作业、全程质量控制、提升综合水平”的管理思路,已经完成的高强密度发射表明采取的型号组织管理模式有效合理。长征三号甲系列运载火箭研制生产能力从一年2~3枚提高到8~10枚,发射周期从60天减到21天,每次执行发射任务的队伍从300人降到150人。

长征三号甲系列运载火箭研制团队通过顶层策划和部署实施,系统地梳理了型号面临的任务形势、资源配置、生产能力、风险分析和对策,实现了涉及全型号、全过程,涵盖技术、计划、经费、质量、物资、工艺、保障和风险分析与对策等全要素的项目管理模式。

型号团队把项目管理与型号任务有机融合,形成了以项目为牵引的运载火箭组批生产、密集发射的管理框架,实施了从元器件、原材料组批采购开始,单机和零部件组批生产,系统级综合试验、全箭总装及出厂测试、出厂评审、测试发射流水线式柔性作业的运载火箭批生产和高密度发射管理模式。

型号团队还实现了行政与技术相融合管理,使型号管理人员与技术人员结合更加紧密,在安排型号计划时就充分考虑到新技术变化的研制周期,在进行新产品研制时就结合工程任务目标的需求进行。针对高密度任务的特点,型号管理人员提出需要开展改进研制的课题并进行工作策划,技术人员研究实施技术突破途径,型号管理人员再组织落实的相结合的工作模式。

在出厂测试和发射场测试发射的组织管理中也进行了改进和创新。长征三号甲系列运载火箭是国内首次开展组批生产和使用双工位交叉并行综合试验、总装和出厂测试的运载火箭,也是首次实现一支队伍在发射场同时开展两枚火箭测试发射工作的运载火箭。通过压缩发射队伍规模,优化发射场测试发射流程,实施远程快速协同设计,交叉并行作业,规范发射场管理程序,利用网络资源,提高整个型号队伍的工作效率等,确保一支队伍同时承担两枚发射任务的工作有序开展。

长征三号甲系列运载火箭研制团队大力倡导践行“零缺陷”和“第一次就把事情做对”的理念,型号系统顶层策划,明确质量责任制,提出了组批火箭技术状态基线控制、组批生产工艺攻关、组批生产验收、单点故障模式的分析与闭环控制、数据包络分析、产品正向检查确认、质量问题快速分析解决和归零、质量问题线索表和举一反三基线、共性问题治理和可靠性增长、型号出厂集中评审和联合评审等各项质量管理办法,优化了质量管控流程。

进一步拓展风险分析方法,研制队伍在全型号范围内开展了型号技术风险、产品质量与可靠性全面量化控制工作。通过对单点失效环节和强制检验点进行梳理和分析,围绕产品设计、工艺设计、过程控制三个环节,实施关键过程量化控制,为确保高密度发射圆满成功发挥了重要作用。

年轻团队迎接新挑战

航天摇篮孕育了开拓进取的长征三号甲系列运载火箭研制队伍。在各级领导的关怀和各个研制生产单位的支持下,成千上万的人员参与了长征三号甲系列运载火箭研制生产工作,一大批相关专业的优秀人才汇集到研制队伍中来,经受了型号特有的“任务重、责任大、时间紧、困难多、风险高、影响深”的考验,使型号队伍具有了进步和创新的活力。

自1986年立项研制以来,长征三号甲系列运载火箭经历了研制发射初期艰苦创业、铸造金牌之路的艰难曲折,也经历了高密度发射连续成功、传承金牌之路的辉煌荣耀。20年60次发射的历史是奋斗的历史,是辉煌的历史,是创新的历史。

经过不懈努力、创新探索,长征三号甲系列运载火箭研制队伍日趋成熟,积累了丰富的型号研制技术与管理经验,建立了具有鲜明特点的研制生产组织管理模式和流程,培养了一支自主创新意识强、求真务实能力强、能打硬仗信心强的队伍,形成了“金牌火箭”队伍特有的气质和优秀的文化。

目前的长征三号甲系列运载火箭研制队伍主力人员平均年龄为37岁, 35岁以下的年轻人约占55%,是一支年轻向上而又经验丰富、能打硬仗的队伍。

2015年起,长征三号甲系列运载火箭将进入新一轮的高密度发射。为此,型号队伍正在深入推进火箭型号构型统一、组批生产和产品化等工作,提高产品生产效率,提高产品质量与可靠性。同时为适应长远发展,开展火箭更新换代,开展新构型火箭研制。

长征三号甲系列运载火箭自诞生之初便从未停下脚步,而是一直在发展的路上,持续改进,追求卓越,成熟可靠。捍卫“金牌火箭”的荣誉是型号队伍每个成员的共同追求,有着强大生命力和进化能力的长征三号甲系列运载火箭,将由“金牌火箭”迈向经典火箭,必将在世界航天史上留下浓墨重彩的一笔。

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