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我國首個，成功交付！“網(wǎng)系回收”如何接住火箭？

◎ 科技日報記者 付毅飛

據(jù)中國航天科技集團(tuán)一院消息，我國首個火箭網(wǎng)系回收海上平臺“領(lǐng)航者”于11月30日成功交付。“領(lǐng)航者”與網(wǎng)系回收裝置等產(chǎn)品組合，將共同在海上構(gòu)建一個穩(wěn)定、可靠、精準(zhǔn)的火箭回收系統(tǒng)。

什么是網(wǎng)系回收？它與其他火箭回收方式相比有何優(yōu)勢？作為我國首個獲得中國船級社入級證書和法定證書的海上火箭回收平臺，“領(lǐng)航者”具備哪些技術(shù)特點(diǎn)？中國航天科技集團(tuán)有關(guān)專家向科技日報進(jìn)行了介紹。

第一問：什么是網(wǎng)系回收？

隨著可重復(fù)使用運(yùn)載火箭技術(shù)的發(fā)展，國際上出現(xiàn)了多種回收模式，包括早期采用的傘降回收；在火箭子級加裝機(jī)翼或翼傘，讓它能像飛機(jī)降落一樣水平回收；甚至國外還嘗試過用直升機(jī)在空中捕獲回收，不過該技術(shù)路線后來被放棄。

目前世界主流的火箭回收模式是垂直起降回收。相較于一次性火箭，它新增了柵格舵與著陸支腿，柵格舵在再入階段展開，精準(zhǔn)把控姿態(tài)與落點(diǎn)；著陸支腿在觸地前展開，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)軟著陸。

中國航天科技集團(tuán)許學(xué)雷介紹，網(wǎng)系回收屬于垂直起降回收的一種，但獨(dú)具特色。其原理類似于艦載機(jī)借助阻攔索系統(tǒng)在航母降落。不同的是，要回收垂直降落的火箭，需要在高空布設(shè)阻攔索，當(dāng)火箭降至一定高度時，箭上掛鉤掛在4根“井”字型繩索上，完成捕獲回收。

第二問：網(wǎng)系回收有何優(yōu)勢？

許學(xué)雷表示，網(wǎng)系回收是一種新型箭地協(xié)同火箭回收模式。通過該系統(tǒng)與箭上回收裝置高度協(xié)同，可提高回收過程中捕獲、緩沖的成功率。其中包括回收船將與火箭頻繁交互以實(shí)現(xiàn)箭找船；火箭多重關(guān)機(jī)策略要保證掛鉤與網(wǎng)平面的相對幾何關(guān)系；箭上掛鉤與緩沖索、緩沖缸等要進(jìn)行多重阻尼特性匹配，以實(shí)現(xiàn)火箭平穩(wěn)接駁等。

他介紹，相比當(dāng)前主流回收方案，網(wǎng)系回收對火箭的著陸指標(biāo)更為友好，這主要得益于火箭入網(wǎng)接駁時，大多動能、勢能均被地面緩沖機(jī)構(gòu)吸收，使得對箭上緩沖結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求大幅降低。針對火箭落點(diǎn)偏差，回收系統(tǒng)可以通過簡單高效地調(diào)整地面設(shè)備尺寸規(guī)模，提高適應(yīng)能力，這同時也能降低對火箭發(fā)動機(jī)推力調(diào)節(jié)能力的要求。

此外，目前大多數(shù)可重復(fù)使用火箭的支腿等裝置都需隨箭定制、隨箭飛行，而網(wǎng)系回收系統(tǒng)有助于簡化火箭結(jié)構(gòu)，提高效率和效益。同時，該系統(tǒng)通過一些指標(biāo)系列化設(shè)計，可以適應(yīng)不同規(guī)模的火箭回收。

第三問：身兼船舶和回收平臺的“領(lǐng)航者”，有哪些技術(shù)難點(diǎn)？

“領(lǐng)航者”是我國首個得到船級社注冊認(rèn)證、正式交付的海上火箭回收平臺。許學(xué)雷介紹，其長144米，寬50米(外廓)，吃水5.5米，滿載排水量2.5萬噸，具有DP2動力定位能力。

“領(lǐng)航者”身上存在多項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)。許學(xué)雷說，作為回收船，“領(lǐng)航者”與火箭著陸時的位置姿態(tài)要高度協(xié)同，因而在橫搖、縱搖及艏搖等普通船舶設(shè)計時不太被關(guān)注的指標(biāo)上，有著更高要求。

同時，該平臺的動力定位系統(tǒng)定位精度，也要滿足各個浪向下的指標(biāo)要求。普通船舶在實(shí)現(xiàn)動力定位時只考核迎浪(艏向角180度)狀態(tài)的定位能力，而回收船需要考慮60度甚至90度時的定位精度。

在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計上，普通船舶通常主要考慮載荷在甲板面均勻分布就可以，但網(wǎng)系回收海上平臺是通過四組大支座固定在甲板上，載荷高度集中，這給船體結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來很大挑戰(zhàn)。同時，網(wǎng)系回收系統(tǒng)是高聳桁架結(jié)構(gòu)，質(zhì)量大、重心高，給船舶穩(wěn)性設(shè)計帶來很大困難，需要在設(shè)計之初，開展各種海況下的載荷分析、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)、外廓飄臺設(shè)計等。

來源：科技日報