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火箭发射成功率下降是否就是技术上的退步呢?

时间:2017-07-06  来源:高端装备发展研究中心   发布:高端装备网 
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  每一次火箭发射都是一次荣耀,但也有可能是悲壮谢幕。伴随着我国几次火箭发射的失利,人们最多的疑问就是火箭发射为什么会失败?是中国的航天技术不足导致的吗?

 

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  由下表可以看出,我国自2016年1月1日到目前为止,火箭发射失利的是2016年9月发射的搭载高分十号卫星的长征四号丙运载火箭和2017年7月2日发射的搭载实践18号试验通信卫星的长征五号运载火箭;另外在2017年6月19日,由长征三号乙运载火箭运载的中星9A广播电视直播卫星任务在发射过程中火箭三级工作异常,卫星未能进入预定轨道,为部分失败;在2016年12月28日,由长征二号丁运载火箭发射运载高景一号任务,由于火箭问题,高景一号两颗卫星未能进入预定轨道,为部分失败。

 

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2016年1月至今全球航天发射失败记录

 

  那么我国火箭发射中的部分失败是什么概念呢?

 

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  通常来说,火箭发生故障导致没有把卫星进入预定的轨道,如果火箭提供的速度增量偏差值小于卫星自身携带燃料的速度增量,那么通过卫星自身的变轨发动机,还是能够进入预定轨道的。只是这样会消耗大量卫星原本留于维持轨道用的燃料,从而导致卫星寿命大打折扣。而且如果卫星本身没有装备动力系统,很难再进行轨道调整。因此某种方面来说,火箭发射的部分失败,或者说部分成功对整个发射任务来说也是失败的(有专家认为,发射火箭除了成功就是失败,没有什么“部分成功”或“部分失败”的说法。成功的标志就是两个——入轨和定位)。不过对于火箭发射来说,部分失败的是卫星入轨任务,就发射任务来说是成功的,因此在发射成功率的统计中,一般都把部分失败的任务算作发射成功。

 

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  2016年是世界航天60年历史上发射成功率最高,成就最大的一年。2016年,全球各国共进行了85次航天发射。 其中,中国和美国各自以22次航天发射占据首位,并列第一。其中发射失败只有两例,一例就是中国,还有一例是俄罗斯。2015年,中国航天发射19次,全部成功,成功率100%。

 

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  那么成功率的下降是否就是技术上的退步呢?其实不然。成功率高不代表火箭技术就一定更发达。这是因为航空航天是个动态的、不断发展的工业,新技术刚刚出现时往往伴随着高故障率。在2017年发射失败的火箭几乎全部为新型或实验火箭。7月2日发射的长征五号运载火箭就是第二发试验箭;新西兰则是首次尝试发射运载火箭,而且火箭上实验了新型的电池和3D打印技术,发射成本更是降到了490万美元/次。日本的SS-520-4火箭是探空火箭改造而来,如果发射成功,将有望成为世界现役最小的运载火箭。

 

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SS-520-4结构图及火箭发射

 

  但是如果不探索新技术,形成较大的技术断层以后,航天工业会迅速萎缩。这就是为什么我国极力研发新的运载火箭:开拓、长征五、长征六、长征七、长征九、长征十一等。国外如美国、俄罗斯、欧盟、日本等都有相应的航天发展规划,SpaceX的新型可回收运载火箭也是在一次又一次的发射失败中总结经验,逐渐发展成熟的。

 

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新西兰发射的电子”火箭和“火箭实验室”公司创始人彼得·贝克

 

  在近年的火箭发射失败案例中,值得关注的是俄罗斯。近年来俄罗斯火箭屡遭发射失利,其中不乏一些成熟型号,尤其是质子M和联盟号火箭。在2010年至2015年的5年多时间内,俄罗斯共进行了194次发射,其中180次成功,14次失败及部分成功,完全成功率92.8%。2016年12月,俄罗斯的联盟号火箭又一次发射失败。

 

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俄罗斯联盟运载火箭

 

  发生故障的部位主要是推进系统,其次是控制系统,故障原因涉及系统设计、零部件生产制造、工艺缺陷等多种方面。俄航天领域存在经费不足、质量监管不力、设施老化、人才流失严重、新旧火箭型号过渡等问题,这是其频繁发生事故的主要原因。据悉,俄罗斯未来十年的航天预算仅仅只有215亿美元,相比之下,NASA在2016年的预算就达到了193亿美元。

 

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全球主要运载火箭发射成功率统计(截止2017.7.2)

 

  通过全球主要运载火箭的发射成功率统计可以看出,成熟的火箭发射成功率基本保持在95%以上,尤其是美国的Delta 2 型火箭,发射153次,只有2次失败。其实造成火箭故障的原因很多,大部分通过对这些故障和原因进行整理和分析,是可以发现一些特点和规律的。在发射前有效地采取预防措施,加强全过程的质量控制,火箭的许多故障都是可避免的。

 

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  总之,我国航天不论是体制、年龄和经济上,在全球航天业内都占有一定的优势,未来的厚积薄发是可以预见的。因此不应以一次或几次的发射失利就对我国的火箭研制和发射水平进行悲观预测。

 

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