神奇的火箭

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火箭用途与组成

  我国是火箭的故乡。但古代的火箭十分简单,是一种无控火箭,按现代眼光看,最原始的火箭只有发动机,火箭的全部就是发动机,那时的发动机就是纸板或竹筒包裹着固体火药,再加上点火的引线。后来的古代火箭逐步有所改进,在箭杆的前端加了尖形的箭头,在尾部加上了羽毛状的箭羽,起稳定作用,这些属于箭体结构的范畴。还有一种火箭叫做“火龙出水”,龙底部的几枚火箭发射后,龙腹中的几枚火箭继续射出,这就是多级火箭的雏形。

  现代火箭与古代火箭比,已不可同日而语。现代火箭最简单的是无控单级火箭,仍有一些用途,例如用于科研的有探空火箭,用于武器的有火箭炮。当代火箭主要是有控火箭,即带有控制系统的火箭。有控火箭用于武器而且携带弹头的叫做导弹,是一种有控制有导引的经过空中自动飞向目标的炸弹。近程导弹用单级火箭,中远程以上的导弹用多级火箭。导弹中最具威慑力量和对战争与和平起重大作用的是战略核导弹,最近的射程只有几百公里,最远的洲际导弹,射程可达13000多公里。各种各类的导弹有几十种,著名的有“飞毛腿”战术导弹、“爱国者”导弹,以及在两次海湾战争中发挥了重要作用的巡航导弹等。

  现代火箭用于航天,成为发射卫星、飞船的运载工具,这些运载工具必须是多级的火箭。火箭也用于卫星、飞船本身进行运动轨道的调整和作较小范围机动的动力,这些火箭一般是单级小型火箭。目前用于运载绕地球飞行的卫星和飞船的多级运载火箭一般为2—3级,大多是3级。用于星际飞行的火箭可能需要4-6级。

  现代火箭主要由几个系统组成,即箭体(或弹体)结构,发动机、控制系统和有效载荷。有效载荷主要是卫星、飞船或导弹弹头。除了火箭本身以外,还有为火箭发射服务的地面设备系统,这也是一个十分复杂和非常重要的系统。对于用于作战的导弹,一般有这几个系统就行了。但对于研制阶段进行飞行试验的遥测弹和航天用的火箭,必须装上其他几个辅助系统,以了解火箭在飞行中的情况,发现可能存在的不足,在以后的研制中改进。特别是在火箭或运送的载荷万一发生故障时,这些系统能提供第一手资料,以便确定故障部位和分析故障原因。

  这些辅助系统中主要有遥测系统、外弹道测量系统和安全自毁系统等。遥测系统就是无线电远距离测量系统,为测量之需,在火箭各系统的有关部位安装了各种传感器和变换器,测得的信号提供箭上的无线电发射机和天线,把信号传到地面遥测接收站。外弹道系统包括光测系统和无线电外测系统。光测系统利用分布在发射台和弹道在地面的投影线附近几十到一百多公里的范围内的几个光测台站,用尺寸和规模很大的电影经纬仪,拍摄导弹的发射和近百公里的弹道。火箭发射和飞行正常时,拍摄的图景十分壮丽,动人心弦。万一有故障,光测的照片成为珍贵的分析资料。无线电外弹道测量系统把火箭飞行的全部弹道测量出来,是飞行结果分析的重要资料。安全自毁系统是在火箭或导弹飞行发生故障或飞行轨道偏离预定数值过大、火箭的残骸将坠落到国内外的人烟稠密区域时,试验指挥员将按照预定方案利用无线电控制,按下自毁按钮,使火箭或导弹在适宜的时刻自毁,让火箭残骸坠落到无人区。火箭的质量和可靠性

  现代火箭特别是多级火箭非常复杂,一枚多级航天火箭,包含有几万个到几十万个零件。其中重要的仪器、组合件或零件发生故障,可以导致火箭爆炸或者火箭失去飞行稳定性,在空中翻转直至坠落到地面。造成数以亿元计的国家财产的损失,也可能造成人员伤亡。其他仪器或零件发生故障,也将使火箭完不成原定的任务,或者得不到需要的测量信号。由此可见火箭质量和可靠性的重要性。搞好设计和生产的质量是保证火箭飞行成功的决定因素,航天系统有保证火箭质量的一系列措施包括成套的、完整的各种试验、检验和测试的手段。火箭的可靠性是由各部分的可靠性综合起来的,有一套科学的试验、检验和计算的方法。各系统、各仪器和组合件直至总装后的火箭,在它们生产过程中和出厂前,都要反复进行质量检查和质量复查。

  针对怎样保证飞行试验的成功,周恩来总理所作的指示为“严肃认真,周到细致,稳妥可靠,万无一失”,这十六个字一直是航天系统包括工业部门和试验基地试验工作的指导方针。在火箭出厂前和到试验基地后,要多次进行事故预想,事故回想,提出和坚持“不带一个问题出厂”、“不带一个问题出技术阵地”和“不带一个问题上天”的原则,取得了很好的效果。

  怎样发射火箭

  当我们从电视看到我国火箭发射卫星或飞船画面的时候,我们看到了一团灰色的浓烟和暗红色的火焰交织在一起席卷整个发射台附近,迷人的火箭冉冉升起,我们的心情无比激动,但我们始终被一层神秘的面纱笼罩着,这一切是怎样发生的呢?

  笔者作为一名航天系统的研制工作人员,曾多次亲历火箭发射的全过程。多级火箭整体是一个庞然大物,在经过航天系统总装厂总装测试以后,据情况分解成单级和各个系统、各个部分包括若干仪器,分别装上火车运到试验基地。火箭运到基地以后,全部试验工作包括操作使用在内由基地负责组织领导和实施,火箭研制部门的试验队负责处理有关技术问题。

  火箭箭体和各系统的仪器设备,首先聚集到基地的技术阵地,在宽敞明亮、设备齐全的厂房中,先对火箭的各系统和所有的单个仪器进行单元测试,在合格的基础上进行全火箭的综合测试。排除所有的故障,一切合格以后,在不带任何疑点和问题的基础上,将火箭各级及有效载荷(卫星、飞船或导弹弹头)分别送到发射阵地。在这一阶段发射阵地也在作各种准备工作。

  火箭各部分送到发射阵地后,依靠高耸人云的多层工作塔架,把火箭各级在发射台上对接起来。然后在火箭处于垂直的状态下,对火箭各系统作系统单元测试,合格后再进行全箭包括模拟飞行的综合测试。在这种综合测试中,分布在试验基地近百公里的所有遥测、光测、无线电外弹道测量和安全自毁系统的全部地面设备,都要参加与火箭配合的综合测试,随后立即对试验中用照相胶卷、纸带和各个有关仪器记录的信号,进行判读和分析。

  在火箭本身和有关参试地面设备全部测试合格以后,才可按规定的顺序对各级火箭的氧化剂和燃烧剂贮箱加注推进剂,用地下库房的推进剂泵将地下槽罐中的推进剂,经过地上推进剂软管压送到高高的火箭贮箱内。加注推进剂工作复杂和重要,稍有不慎,将有可能泄露推进剂或产生其他不安全的事故。

  在加注推进剂成功之后,进入了紧张的发射前准备工作,在开始进行火箭的火工晶安装工作时,由于这项工作有一定的危险性,发射场无关人员都要撤离现场。

  此外,在试验总指挥的组织下,要进行几次所有的参试系统、设备及火箭各系统包括所有指挥员和操作手在内的指挥口令合练。在一环套一环的所有测试、安装和检查工作完成后,进人到最后的发射准备阶段。在发射场、各个阵地特别是试验的指挥控制中心,都处在严肃、紧张而宁静的气氛中,除了此起彼伏的口令呼应声和机器工作的声音,空气似乎凝固,呼吸似乎屏息。

  在人们紧张的期待中,传来了一串口令,“钥匙转发射”(预备)……牵动!(各种测量设备开动)……开拍!(光测电影经纬仪等开始拍照)……5、4、3、2、1、发射!从指挥间的潜望镜可以看到,一簇耀眼的粗壮火柱经过发射台曲面的反射向四面喷出,火焰夹杂着浓烟,布满了发射台和火箭尾部的空间。随着隆隆的巨响,火箭平稳地上升起飞,飞到空中几秒钟后,火箭开始转弯向目标方向飞去。指挥控制室和发射点后方几公里外的观察所掌声雷动,一片欢呼。指挥控制室里的人们,迫不及待地向地面的发射场跑去,凝视空中,看到火箭喷射的火柱逐渐变小,慢慢变成一个点。一般能看到火箭的一级发动机关机,二级点火,带着望远镜的可以看得更远一些。火箭发射的这些惊心动魄、宏大壮丽的场面和紧张、激情以及那种特别美好的感受,留在心中永远不会忘记。

  (责编 林方时)

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