第186章 星箭合一(1/2)
苍穹一號的第五次回收完成后,李国栋把数据报告放在会议室桌上,指著回收舱的磨损记录说,按照衰减速度,一级推进器使用寿命大约是十八次,第二十次能不能到达,存疑。
左城问,原因?
李国栋说,发动机喷嘴在大气层重入时热应力集中,每次回收都会產生微裂纹,累积到一定程度就是隱患。解决方案有两条,一是更换材料,用单晶錸合金替代现有镍基高温合金,成本翻三倍。二是改变回收方式,整体回收,星箭一体,整体著陆,整体復用。
左城在脑子里把“整体回收“这四个字过了一遍。
这正是苍穹二號的核心方向。
第二天,研究院召开苍穹二號立项会。会议室里坐了二十多个人,火箭结构、姿態控制、发动机、材料各方向的技术负责人。左城在白板上画了一个示意图,旁边標著“星箭合一“四个字。
他说,苍穹一號解决了一级回收,苍穹二號要解决整体回收,火箭从发射到著陆整体完整,不解体,不分离,回来就能再用。
火箭结构负责人柏庆举手,整体回收意味著二级也要带返回系统,有效载荷比是否太低?
左城说,近地轨道运力目標十吨,有效载荷比不低於三点五,这是不能妥协的指標。
姿態控制负责人杜文说,整体著陆的难点在末段制导。苍穹一號是一级独立回收,质量相对確定。整体回收时残余燃料量不可预测,质心持续变化,末段五公里的控制算法需要全部重写。
左城说,算法的事研究院来做,系统层面的优化我来配合。他没说清楚“系统“具体指什么,但心里清楚,商业航天枝干的“垂直回收精准控制“叶片已经解锁,技术增幅1.3的加持下,算法开发速度会快得多。
柏庆的团队用三周解决了有效载荷比的问题,把两个分离发动机舱合併整合成可摺叠支撑结构,给二级增加四个收纳在箭体侧壁的小型著陆支腿,著陆前自动展开,结构减重接近两百公斤。有效载荷比最终做到了三点七,超出左城给的指標。
材料组同步拿出了新方案,在喷嘴內壁增加一层气膜冷却涂层,成本比换材料低得多,可以把热应力集中的问题再压低一半。两条方案叠加,李国栋重新估算了一次寿命,说三十次是保守数字,做好了有可能到四十次。
末段制导算法,左城直接参与推导。他在研究院小会议室里连续工作了两个晚上,白板上写满了公式。於颖送来外卖,放下盒子,拉了把椅子坐在旁边,翻开自己的文件,跟他一起熬。
她没有催他,也没有说话,只是偶尔给他续一杯水。凌晨两点,左城在白板上画完最后一个推导框,停下来,说,通了。
於颖抬头看了一眼,说,那去睡觉。
算法核心是自適应质心估算,通过燃料消耗速率、惯性测量单元数据、气压高度计三路信號融合,实时计算质心偏移,每二十毫秒更新一次控制指令。精度比苍穹一號提升两个量级。
三个月后,整体回收测试在西北发射基地展开。
苍穹二號总高三十八米,在戈壁滩上显得格外修长。清晨风从戈壁吹来,夹著沙尘。倒计时读秒在广播里响起,发动机点火,橘黄色烈焰从推进器喷出,箭体缓缓抬起,越来越快,尾焰拉成一道白色光柱。
三分钟后,苍穹二號穿过云层,消失在蓝色天空中。五分钟后,载荷舱分离,进入预定轨道。
接下来是回收阶段。
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