“星云-M”1号试验箭低空垂直回收飞行试验成功感悟

伴随着清晰有力的口令一条接一条从郑泽这个新晋“01”指挥口中发出，各岗位有条不紊的一步接一步操作实现，发动机的轰鸣声震耳欲聋，液氧煤油独有的太阳光般明亮火焰喷涌而出，箭体按照预定轨迹起飞、爬升，再按照预定程序调推力、下降、减速、关机，平稳着陆，圆满成功！参试的研发、测试团队欢呼雀跃、激动万分：我们做到了！振奋、激动的小伙伴们相拥庆祝、感慨万千。项目立项之时大家的激烈讨论历历在目、昼夜忙碌的方案设计讨论、凌冽寒冬日的产品总装测试、寒来暑往间一次次的点火试车，想起这些我的内心五味陈杂，叹息成功的来之不易，也欣喜宛如一体的团队群策群力、攻坚克难！

我的火箭梦

2012年9月21日，远在大洋彼岸的Space X第一次实现“蚱蜢”原型验证箭2米跳跃飞行；2015年12月21日猎鹰火箭一子级成功实现陆上垂直着陆回收；2016年4月8日成功实现海上垂直回收；2018年2月6日又实现猎鹰重型的双助推同时着陆回收。这一幕幕的震撼画面不断冲击着我悸动的心，最终促使我放弃原有的安逸工作，毅然加入这个怀揣同样理想的热血团队。来自于五湖四海的我们，聚在一起为“实现中国的回收复用火箭梦”而奋斗。

想实现火箭的回收复用，火箭入轨和垂直回收技术缺一不可。公司团队一部分着力于液体入轨箭的研发，另一部分重心放在至关重要的回收技术探索上。“蚱蜢跳”成功在先，恰巧2018年1月21日电子号火箭首飞成功，这个独立于常见的开式循环和闭式循环发动机之外，设计至简的电动泵循环发动机引起技术团队的关注。经过反复论证，最终“星云-M”+电动泵循环发动机的方案得到技术团队一致认可，在公司内成功立项！方案设计 告一份份的完成，设计图纸一张张的归档，零件产品一件件的投产，单机试验成功的捷 频传。在技术问题上大家争得面红耳赤、互不相让，充分发挥技术民主，而在某产品的组织生产上出现分歧、莫衷一是时，总装工艺出身的结构系统设计师邓军雷关键时刻挺身而出：“听我的，这个产品的生产得这么干”。我常跟大家开玩笑“只要思想不滑坡，办法总比困难多”，其实再大的困难也拦不住一支技术过硬、团结一心的队伍。

初遇拦路虎

首先遇到的拦路虎就是：如何使得火箭各系统之间精密配合、协调工作？火箭就像一个人的身体，飞行控制计算机是火箭的大脑，发动机无疑是火箭的心脏，管路系统是血管，摇摆执行机构是火箭的胳膊，控制系统是火箭的神经，整个结构系统则是火箭的骨骼。正如刚落幕的东京奥运会上我国运动健儿努力拼搏一样，运动员的每次动作都是手脚、眼睛、大脑、肌肉的精密配合，才能完成一次完美的跳跃、投掷。火箭的垂直回收试验同样如此，只有各系统之间精密配合、协调工作，再制定严格的运行程序，经过反复单机测试、系统测试后，才能实现最完美的一跳。而“星云-M”箭执行垂直回收试验前的LT-5发动机整机试车，整箭的多次静态点火，都是技术上的分步验证、层层推进，一切努力皆为完美的垂直回收“蚱蜢跳”，以及后续要开展的百米级垂直回收飞行试验。

齐心攻难关

还有一个核心问题是如何实现发动机的大范围变推力。在“星云-M”这个项目立项之初，团队就认识到大范围变推力的实现关键在于发动机。传统模式的泵压发动机变推力受限于两方面：推力室的喷注方式和泵转速的快速调节。泵转速的快速调节由电动泵的方案可以解决，因为电机可以任意转速调节，带动泵也可以实现快速调节。推力室的设计成为关键，发动机团队由刘博士带领，在充分调研、论证基础上，受我国星际探测器下降发动机（如“嫦娥”系列月球探测器和“天问一号”火星探测器等）的启发，推力室设计选择了针栓喷注器方案，可适应的推力变比甚至达到1:10。这样电动泵+针栓喷注方式推力室的LT-5发动机方案完美解决了垂直回收对发动机大范围变推需求的难题。

智明定乾坤

模拟飞行时惯组输出的箭体位置信号时有漂移，而这个位置信号又是垂直回收最关键数据之一，否则给出的离地高度出现误差对回收火箭都是致命的。如何解决这个问题成为团队执行后续回收试验的绊脚石，也成了张博士这个跟火箭电气综合打了十余年交道的大男孩和他们控制团队“难啃的骨头”。就如人体里耳朵的前庭系统对位置感知与眼睛这个视觉系统信号的差异，在大脑中不匹配，人就会产生晕车感觉。在“星云-M”箭上也存在这个问题，“星云-M”箭导航采用的是惯性组件+RTK（载波相位差分技术）的组合方式，惯性组件相当于人的前庭系统，感知火箭的位置信息；RTK相当于人的眼睛，观察火箭位置变化，但由于两者向飞行控制计算机这个大脑输出信号的频率不同，对于火箭这种高速移动的系统来说，两者差别就出现致命混乱。“问题关键还是在算法上！”团队里年纪不大的控制“老兵”党一珑斩钉截铁的说。找到了问题原因，就想办法解决，与单机厂家交流，向同行专家请教，最终通过人为的引入两个信号间组合的算法，将该问题完美解决，并顺利在垂直回收试验中得到验证。啃下了这个“难啃的骨头”，老茂也不禁凡尔赛一把，“火箭的控制是有些独特门道的！”

骐骥一跃，不能千里，驽马十驾，功在不舍。工程问题上从来不存在坦途，荆棘密布、崎岖坎坷才是工程的现实。同样，艰难困苦，玉汝于成，也只有在充满挑战的过程中，才能锻炼出如机械般精密配合的团队，磨练出深蓝团队勇于探索的意志精神。目前，我们紧锣密鼓的筹备着“星云-M”的百米垂直回收飞行试验，为再次胜利而战！