中国航天科技领域近日迎来重要突破,我国首个用于火箭网系回收的海上平台“领航者”顺利完成交付。这一平台将与网系回收装置等配套产品协同工作,在海上搭建起一套稳定、可靠且精准的火箭回收系统,标志着我国在可重复使用运载火箭技术上迈出关键一步。
在可重复使用运载火箭技术不断发展的背景下,国际上出现了多种火箭回收模式。早期,伞降回收是较为常见的方式;后来,人们尝试在火箭子级加装机翼或翼伞,使其能像飞机一样水平降落;甚至国外还探索过用直升机在空中捕获回收火箭,不过这一技术路线最终被放弃。目前,垂直起降回收成为世界主流的火箭回收模式。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。栅格舵在火箭再入阶段展开,精准控制火箭的姿态和落点;着陆支腿则在火箭触地前展开,确保火箭平稳软着陆。
中国航天科技集团的专家许学雷介绍,网系回收属于垂直起降回收的一种特殊形式,具有独特的技术原理。它类似于舰载机借助阻拦索系统在航母上降落,但有所不同的是,回收垂直降落的火箭需要在高空布设阻拦索。当火箭降至一定高度时,箭上的挂钩会挂在4根呈“井”字型排列的绳索上,从而完成捕获回收。
网系回收作为一种新型箭地协同火箭回收模式,具有诸多优势。许学雷表示,该系统与箭上回收装置高度协同,能够显著提高回收过程中捕获和缓冲的成功率。具体而言,回收船需要与火箭频繁交互,实现火箭主动寻找回收船;火箭采用多重关机策略,以保证挂钩与网平面的相对几何关系;箭上挂钩与缓冲索、缓冲缸等要进行多重阻尼特性匹配,确保火箭平稳接驳。与当前主流回收方案相比,网系回收对火箭的着陆指标更为友好。火箭入网接驳时,大部分动能和势能被地面缓冲机构吸收,大大降低了对箭上缓冲结构的设计要求。针对火箭落点偏差问题,回收系统可以通过简单高效地调整地面设备尺寸规模来提高适应能力,同时也能降低对火箭发动机推力调节能力的要求。目前大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,而网系回收系统有助于简化火箭结构,提高效率和效益。该系统通过指标系列化设计,还能适应不同规模的火箭回收。
“领航者”作为我国首个获得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”长144米,外廓宽50米,吃水5.5米,满载排水量达2.5万吨,具备DP2动力定位能力。然而,这一平台在设计和建造过程中面临着诸多技术难点。
作为回收船,“领航者”与火箭着陆时的位置姿态需要高度协同,因此在横摇、纵摇及艏摇等普通船舶设计时不太关注的指标上,有着更高的要求。同时,该平台的动力定位系统定位精度需满足各个浪向下的指标要求。普通船舶在实现动力定位时,通常只考核迎浪(艏向角180度)状态的定位能力,而回收船需要考虑60度甚至90度时的定位精度。在船体结构设计方面,普通船舶主要考虑载荷在甲板面均匀分布即可,但网系回收海上平台通过四组大支座固定在甲板上,载荷高度集中,这给船体结构设计带来了巨大挑战。网系回收系统是高耸桁架结构,质量大、重心高,给船舶稳性设计带来了很大困难。设计团队需要在设计之初,开展各种海况下的载荷分析、风洞实验以及外廓飘台设计等工作。











