長征六號改運載火箭是我國首型固體捆綁火箭，火箭芯級采用液氧煤油發(fā)動機，捆綁了四個固體發(fā)動機作為助推器。與常規(guī)的運載火箭點火流程不同，火箭發(fā)射時，長六改運載火箭芯一級發(fā)動機先點火，四個固體發(fā)動機助推器再點火。固體發(fā)動機存在一旦點火就無法實施緊急關(guān)機的情況，因此，在固體助推器點火為長六改火箭提供強大起飛推力前，需要對火箭芯級液體發(fā)動機的健康狀態(tài)進行診斷，在確保芯級發(fā)動機健康無虞的前提下，固體助推器才執(zhí)行點火程序。

那么，如何在發(fā)射前為火箭發(fā)動機做一次全面的健康檢查?中國航天科技集團有限公司八院長六改火箭的設(shè)計師們?yōu)榛鸺疽患壍囊后w發(fā)動機配置了一位“健康管家”，即發(fā)動機健康診斷系統(tǒng)。這位“健康管家”要在極短的時間內(nèi)對液體發(fā)動機啟動后的工作狀態(tài)進行準確無誤地判斷，還不能因自身故障把正常工作的發(fā)動機誤關(guān)機。據(jù)設(shè)計師介紹，目前國內(nèi)尚無在火箭發(fā)射中應(yīng)用發(fā)動機健康診斷系統(tǒng)的先例，此次發(fā)射任務(wù)的成功，進一步驗證了健康診斷系統(tǒng)方案設(shè)計的正確性以及工程應(yīng)用的可靠性。

快：須臾間可判斷健康狀態(tài)

其實，我國的液體運載火箭都有一套緊急關(guān)機系統(tǒng)，這套系統(tǒng)通常設(shè)置在地面機柜中，一旦遇到緊急情況，地面設(shè)備可以發(fā)出關(guān)機指令。但是這次，長六改火箭的設(shè)計師們把這套系統(tǒng)搬到了火箭上。這個經(jīng)集成化、小型化設(shè)計后的系統(tǒng)，雖然僅有一本B5書的大小，但其強大的芯片運算能力、快速精準采集發(fā)動機參數(shù)并進行實時診斷的本事卻不可小覷。在芯級液體發(fā)動機點火后的2.5秒，健康診斷系統(tǒng)進入發(fā)動機診斷窗口;2.5至2.8秒，在短短的0.3秒內(nèi)，這位“健康管家”需要在前期收集的大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對發(fā)動機的健康狀況進行診斷：若監(jiān)測到發(fā)動機存在問題，要在須臾間完成故障發(fā)動機自動緊急關(guān)機，確保固體助推器不再執(zhí)行點火程序，可謂是“最強大腦”。

準：“雙保險”確保發(fā)動機不會誤關(guān)機

發(fā)動機健康診斷系統(tǒng)可不可靠?數(shù)據(jù)采集錯誤怎么辦?會不會誤關(guān)了正常發(fā)動機?設(shè)計師們一邊大膽設(shè)計，一邊小心求證。海量數(shù)據(jù)分析是準確判斷的基礎(chǔ)，為此，長六改火箭的設(shè)計師們聯(lián)合發(fā)動機系統(tǒng)，對發(fā)動機健康診斷系統(tǒng)參數(shù)進行詳細研究，從幾萬秒的試車數(shù)據(jù)中尋找參數(shù)的規(guī)律，確定健康診斷系統(tǒng)的診斷算法，并進行了上百次的仿真驗證，在確保發(fā)動機不發(fā)生誤關(guān)機的同時，盡早發(fā)現(xiàn)故障。

盡管診斷算法已經(jīng)經(jīng)過一系列的考驗和驗證，設(shè)計師們還是決定給長六改首飛箭上裝上“雙保險”。為此，他們給火箭配置了三套相同的診斷系統(tǒng)，對發(fā)動機狀態(tài)進行同時診斷，如果有兩套及以上系統(tǒng)診斷同時判斷故障存在，才認為發(fā)動機故障。這好比一場比賽配備了三名裁判員，有兩名及以上裁判員判定球員犯規(guī)，才可以實施懲罰。

穩(wěn)：順利通過“冰火兩重天”的考驗

健康診斷系統(tǒng)要想正常工作，必須要有一個健康的“體魄”，要健康到什么程度呢?長六改火箭的芯級發(fā)動機為低溫液氧煤油發(fā)動機，液氧的溫度為零下183℃，哪怕在設(shè)計師提供的“隔水隔熱服”的保護下，健康診斷系統(tǒng)周圍的環(huán)境依然在零下40℃;發(fā)動機點火后，周圍的溫度驟升為130℃，且伴隨著強烈振動，工作環(huán)境極其惡劣。

為了練就健康診斷系統(tǒng)強健“體魄”，型號團隊根據(jù)火箭起飛時刻的環(huán)境進行了大量驗證試驗，從零下40℃到零上130℃、高強度沖擊、電磁兼容試驗、1000余次強化考核……產(chǎn)品一次次地改進再試驗，試驗后再改進，終于練就了令設(shè)計師滿意的產(chǎn)品。為考核產(chǎn)品在發(fā)動機真實環(huán)境中的表現(xiàn)，健康診斷系統(tǒng)先后6次參加了發(fā)動機真實試車考核，圓滿完成了發(fā)動機健康診斷，充分驗證了健康診斷系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性，為長六改火箭首飛成功奠定了堅實的基礎(chǔ)。

（記者 牛偉坤  ）