精度10米内,长征十号甲试验箭如何炼成“牛”级控制?
日期:2026-02-13 21:48:47 / 人气:21
2026年2月11日,长征十号甲运载火箭试验箭完成了中国载人登月工程中一次里程碑式的飞行。这枚“半截”火箭不仅成功执行了最苛刻的“最大动压逃逸”试验,其基础级更在自主返回、精确制导下,最终溅落点距离瞄准点偏差不到10米。这一令人惊叹的精度,展示了长征十号甲火箭在复杂多模态飞行和极端环境下,所具备的卓越控制能力与强大工程余量,为后续实现稳定回收奠定了坚实的技术基础。

两大核心试验:挑战极限工况,验证系统可靠性
此次“一箭双试”任务,同时验证了载人航天安全与火箭可回收性的两大关键能力。
1. 最大动压逃逸试验:为航天员安全加装“终极保险”
逃逸系统是载人航天的生命线。而“最大动压”点(通常在火箭起飞后约60-70秒,高度10-12公里,马赫数1.4-1.6)是大气飞行阶段气动载荷最恶劣的时刻,对逃逸系统的分离、控制和抗过载能力提出极限挑战。
• 高度拟真:长征十号甲此次试验并非使用简单的固体火箭助推模拟,而是采用真实火箭基础级飞行,更逼真地模拟了实际发射时的复杂气动环境、振动及控制耦合。
• 流程完整:从火箭自动关机、发出逃逸指令、逃逸发动机点火拖拽、返回舱“掉头”调整姿态、抛塔、开伞直至海上溅落,全流程一气呵成。这比“神舟”系列仅进行的地面零零逃逸试验更进一步,首次在国内验证了最大动压条件下的全功能逃逸能力,对标了美国“阿波罗”、“猎户座”及SpaceX“载人龙”飞船的同类试验标准,为“梦舟”飞船和未来航天员登月提供了更高阶的安全保障。
2. 基础级回收验证:迈向低成本重用的关键一步
在飞船逃逸后,火箭基础级继续完成了自主返回、精确制导溅落的全过程,这实质上是未来火箭一级垂直回收技术的完整预演。
• 复杂时序控制:试验箭先后完成了高空再入点火(2台发动机工作,将速度从超1700米/秒降至约1300米/秒)、气动减速(利用格栅舵控制姿态穿越大气)、着陆点火(3台发动机工作,最终减速至悬停)等一系列高难度动作。这要求控制系统在剧烈变化的气动环境和推力条件下,实现毫秒级的精准时序管理与姿态稳定。
• 动力系统深度验证:本次飞行充分测试了YF-100N/P系列发动机的多次起动、深度变推力等可回收核心技术。特别是再入点火时的高超音速条件,是国内已公开的火箭回收试验中速度最高的一次,对发动机的再入点火可靠性提出了严苛考验。
“偏差不到10米”的背后:强大控制能力的集中体现
最终溅落精度达到“偏差不到10米”的水平,这是此次试验最“牛”的亮点,其背后是多系统协同的结晶:
1. 高精度导航与制导:火箭在重返大气层过程中,需克服黑障区通信中断、气动干扰剧烈等困难,依靠惯性导航与可能的卫星导航修正复合制导,实时解算并修正飞行轨迹。
2. 先进的姿态控制:格栅舵在再入段的气动减速和控制中发挥了关键作用。尽管本次试验中有一对格栅舵未正常展开,但控制系统凭借强大的控制余量和实时动态调整算法,依然补偿了这一非预期偏差,确保了最终精度。这证明了控制系统设计的鲁棒性。
3. 精准的推力控制:YF-100N发动机的深度变推力能力,使得在最终的着陆段可以实现极为精细的速度与位置控制,如同“太空芭蕾”,最终实现悬停并精确下落。
为何选择“溅落”而非“回收”?务实与前瞻的平衡
试验选择了海上溅落,而非直接降落在回收船上,这一决策体现了务实、渐进的技术发展思路:
• 降低首次集成风险:火箭垂直回收涉及与回收船(及其助降机构)之间极为复杂的精确实时同步与通信。先验证火箭自主返回的精确控制能力,再攻克与移动平台的精准对接,符合从易到难、分步突破的工程逻辑。这与SpaceX“超重”级先溅落、后回收的测试路径一致。
• 避免重大财产损失:试验箭干重达数十吨,若直接尝试回收并发生意外撞击,可能对造价高昂的专用回收船造成毁灭性损伤,影响后续任务。先通过溅落验证控制和结构完整性,是更稳妥的选择。
• 数据获取已足够:溅落试验已能获取发动机再入工作、结构载荷、控制精度等绝大部分关键数据,足以支撑后续回收方案的最终优化。
展望:为载人登月与可重复使用铺平道路
此次试验的成功,具有双重战略意义:
• 对载人登月工程:完成了梦舟飞船逃逸系统最严苛工况的考核,为航天员生命安全增添了至关重要的砝码。
• 对航天运输系统:基本验证了长征十号甲/乙火箭一级垂直回收的全套技术流程,证明了中国在大型液体火箭可重复使用技术上取得了重大突破。其10米级的落点精度,已完全满足未来在回收船或着陆场进行精准回收的要求。
随着长征十号乙火箭首飞(预计搭载完整一级)和长征十号甲火箭正式任务提上日程,中国载人登月火箭家族即将全面登场。而此次试验中那“偏差不到10米”的完美溅落,已经清晰地预示:中国航天距离实现大型火箭稳定回收、大幅降低进入太空成本的目标,仅有一步之遥。 一个更高效、更经济的中国航天新时代,正随着这枚试验箭的精准轨迹,加速向我们驶来。
作者:天狮娱乐
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