我国航天科技近日取得重大突破,我国首个应用于火箭系统回收的海上平台“领航者”成功完成交付。这一平台将与网络回收装置等配套产品协同工作,在海上构建出一套稳定可靠且精准的火箭回收体系,标志着我国可重复使用运载火箭技术向前迈出了关键一步。
伴随着可重复使用运载火箭技术持续发展,国际上涌现出多种火箭回收方式。早期阶段,降落伞回收曾较为常见;随着技术推进,科研人员开始在火箭子级加装机翼或翼伞,使其具备类似飞机般的水平降落能力;国外甚至尝试过使用直升机在空中捕获回收火箭,不过该技术路线最终未被采纳。当前,垂直起降回收已成为全球主流的火箭回收方式。与一次性火箭相比,垂直起降回收火箭新增了栅格舵和着陆支腿装置。栅格舵在火箭再入阶段发挥作用,用于精准调整箭体姿态与落点控制;着陆支腿则在火箭触地前展开,保障箭体平稳软着陆。
来自中国航天科技集团的专家许学雷介绍,网络回收属于垂直起降回收的一种特殊形式,具备独特的技术原理。其原理类似于舰载机借助阻拦索系统在航母甲板降落,但关键在于,回收过程中需要在高空布设阻拦索系统。当火箭下降至预定高度时,箭体挂钩将与四根呈“井”字型排列的阻拦索对接,完成箭体捕获与回收。
网络回收作为一项新型箭地协同火箭回收模式,具备多方面优势。许学雷指出,该系统与箭上回收装置高度协同,能够显著提升回收过程中捕获与缓冲环节的成功率。具体来说,回收船需要与火箭频繁交互,实现火箭主动搜索回收船;火箭采用多重关卡策略,确保挂钩与网平面的相对位置精准对应;箭上挂钩与缓冲索、缓冲缸等部件需开展多重阻尼特性匹配设计,保证箭体平稳接驳。与当前主流回收方案相比,网络回收对火箭的着陆指标更为友好。火箭入网接驳过程中,大部分动能和势能可被地面缓冲机构吸收,大幅降低了对箭上缓冲结构的设计要求。针对火箭落点偏差情况,回收系统可借助高效调整地面设备规模以适应变化,同时降低对火箭发动机推力调节能力的依赖。目前多数可重复使用火箭的支腿等装置需随箭定制并随箭飞行,而网络回收系统有助于简化火箭结构,提升综合效率与效益。该系统通过指标系列化设计,还能适应不同规模火箭的回收任务。
“领航者”作为我国首个获船级社注册认证并正式交付的海上火箭回收平台,承担着重要使命。许学雷介绍,“领航者”整体长144米,型宽50米,吃水深度5.5米,满载排水量约2.5万吨,具备DP2级动力定位能力。然而,该平台在设计与建造过程中仍面临多项技术难点。
作为回收平台,“领航者”在火箭着陆瞬间需保持与箭体位置及姿态的高度协同,相比常规船舶设计更为关注的横摇、纵摇及首摇等普通指标,该平台的稳定性要求更为严格。同时,其动力定位系统需满足不同浪向条件下的精度需求。常规船舶在动力定位时多考核迎浪状态下的定位稳定性,而回收平台还需应对60度乃至90度浪向的定位精度要求。在船体结构设计方面,常规船舶主要考虑甲板载荷均匀分布,而网络回收海上平台依靠四组大型支座固定于甲板,载荷高度集中,这为船体结构设计带来了显著挑战。网络回收系统为高耸的塔架结构,质量大且重心高,为船舶稳性设计带来较大困难。设计团队需在项目初期开展各类海况下载荷分析、风洞试验与船体飘台设计等工作,以保障系统整体性能与安全。
