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天舟 “長七”成功送“天舟”：實現“零窗口”到“窄窗口”技術跨越

天舟 “長七”成功送“天舟”：實現“零窗口”到“窄窗口”技術跨越
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5月29日20時55分，長征七號遙三火箭在海南文昌發射場點火升空。屠海超 攝
人民網北京5月29日電 (趙竹青)5月29日20時55分，我國長征七號遙三火箭在海南文昌發射場點火升空，將天舟二號貨運飛船準確送入預定軌道，發射取得圓滿成功。在4月底長征五號B遙二火箭拉開中國空間站在軌建造大幕后，航天人再次用智慧和汗水打響了中國空間站在軌建造工程第二戰，為后續任務的順利實施奠定了基礎。
“零窗口”到“窄窗口”，提升火箭適應性
航天科技集團一院長征七號運載火箭試驗隊現場01指揮員、主任設計師徐利杰介紹，發射窗口是指允許火箭發射的時間范圍。在我國以往大部分航天發射任務中，發射窗口都是在一個時間段內。但由于本次發射任務要實現貨運飛船與天和核心艙的交會對接，需要將貨運飛船發射到天和核心艙所在的空間軌道面，這樣才能保證兩個航天器順利“牽手”，這就要求火箭必須按照預先計算好的時間，分秒不差的點火升空，也就是我們說的“零窗口”。
與“窄窗口”相比，“零窗口”發射的難度在于發射時間精確到秒，如果發射前系統的某個環節出現問題，就只能推遲到下一個發射窗口，重新組織推進劑加注和發射工作，對發射任務帶來比較大的影響。而長征七號火箭作為低溫火箭，與常規火箭相比，還面臨低溫推進劑加注問題和復雜的發射前流程。因此，要實現“零窗口”發射，難度更大。
“發射前4分鐘內，要連續完成10多個關鍵動作，比如貯箱增壓、管路排空、連接器脫落、擺桿擺開等一系列復雜動作，哪個環節出現異常都會影響‘零窗口’發射。”徐利杰介紹。在長征七號遙二火箭發射天舟一號貨運飛船時，就實現了“零窗口”發射。
雖然已經具備了“零窗口”發射技術，但是為了更好地適應故障情況，提高火箭按時發射的能力，型號隊伍首次采用了自動獲取起飛時間進行入軌目標參數在線迭代修正技術，最終將精確到秒的“零窗口”拓展為2分鐘左右的“窄窗口”。也就是說，如果火箭起飛時間的偏差在2分鐘以內，火箭就可以根據起飛時間自行修正飛行軌跡，保證貨運飛船仍然能夠進入核心艙所在的軌道面，提升了長七火箭對發射任務的適應性。
天舟 “長七”成功送“天舟”：實現“零窗口”到“窄窗口”技術跨越
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5月29日20時55分，長征七號遙三火箭在海南文昌發射場點火升空。屠海超 攝
130余項改進讓火箭更經濟更可靠
本次任務是長征七號運載火箭的第三次發射，距離長征七號遙二發射已經過去了4年。徐利杰介紹，在此期間，型號隊伍開展了大量的優化改進設計，不僅實現了從“零窗口”到“窄窗口”發射的技術跨越，另外還通過簡化、優化箭上測量系統、優化貯箱增壓設計等130余項改進，使火箭更加經濟、可靠，更有利于批生產和高密度發射。
簡化、優化箭上測量系統設計。刪減了用于研究性的測量參數，箭上測點數量約減少三分之一，測量系統單機數量減少近一半，不僅節省了成本，也有助于提升部分關鍵參數的采樣精度。另外，本次火箭還采用了高碼率Ka頻段天基測量系統，與長征七號遙二火箭采用的S頻段測量系統相比，傳輸碼速率提高了20余倍，實現了火箭飛行遙測全程無盲區。
優化箭上貯箱增壓設計。結合前兩次飛行試驗結果分析，在不影響正常使用的情況下，助推器減少了一個貯箱增壓氣瓶，并將各模塊貯箱增壓壓力控制帶進行了優化，提升了增壓氣體的利用率。
將火箭助推和一級尾端、一級后過渡段由復合涂層改為普通涂層。改進后，簡化了施工工藝，縮短了生產周期。以一級后過渡段為例，改進后生產周期由原來的18天左右縮短到13天，為后續批量生產奠定基礎。
“聚焦‘零窗口’發射、聚焦飛行成敗，一個細節一個細節進行梳理，充分辨識設計上存在的薄弱環節并進行改進，此外，針對其他火箭質量問題從機理上開展舉一反三，確保火箭以最佳的狀態、最優的性能投入到本次任務中，用過程完美確保結果圓滿。”徐利杰說。
天舟 “長七”成功送“天舟”：實現“零窗口”到“窄窗口”技術跨越
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5月29日20時55分，長征七號遙三火箭在海南文昌發射場點火升空。郭文彬 攝
未來航天發射“主力軍”
長征七號運載火箭是我國新一代中型運載火箭的基本型，以長征七號火箭為基礎，衍生出具備高軌發射能力的長征七號甲火箭。

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