转自：科创中国

最近这段时间，中国运载火箭技术研究院长征八号系列运载火箭总设计师宋征宇正忙着准备长征八号运载火箭（以下简称“长八”）新一轮的发射。

　　今年2月11日，长征八号甲火箭（以下简称“长八甲”）在商业航天领域交出亮眼答卷——将卫星互联网低轨02组卫星送入太空。长八甲700公里太阳同步轨道运载能力达到7吨级，与长八基本型共同组成长八系列，有力提升了我国中低轨道卫星组网发射能力。

　　从攻克“大脑袋”火箭的飞行稳定性难题，到打造“7天发射、7天恢复”的高效模式，宋征宇带领“国家队”在商业航天赛道争优创新。日前，他接受科技日报记者采访，讲述了长八系列背后的技术突破与团队成长故事。

　　“首要解决飞行稳定性问题”

　　记者：长八甲有哪些突出特点？

　　宋征宇：长八甲是在长八的基础上，针对未来中低轨道巨型星座组网发射需求改进研制而成，主要目标是降低单位质量入轨的综合成本，实现高频次发射。

　　在火箭构造中，芯一级通常是火箭的主要动力来源，提供强大的初始推力，使火箭升空；芯二级则在火箭飞行过程中继续提供动力，提升火箭飞行速度，从而将有效载荷送入预定轨道。

　　长八甲沿用了长八的芯一级和助推器，芯二级则采用了新研制的3.35米直径通用氢氧末级，并可根据需求选配5.2米或4.2米直径整流罩。

　　初次发射时，长八甲采用被称为“大脑袋”的5.2米直径整流罩，芯二级为3.35米直径通用氢氧末级，而长八芯二级直径是3米。长八甲的“脖子”比长八的更粗了。“大脑袋”为卫星提供了更大的装载空间，稍微加粗的“脖子”不仅让火箭外观更加美观，还增加了液氢和液氧的装载量，进一步提升了火箭的运载能力。

　　记者：长八甲的“大脑袋”会不会影响飞行稳定性？您和团队如何解决这一问题？

　　宋征宇：采用5.2米直径整流罩后，火箭的“脑袋”确实较大。长八甲“脑袋”整流罩与“脖子”末级的直径比为1.55，该比值创长征系列火箭之最。这种特殊比例打破了传统火箭的气动布局平衡。“大脑袋”在高空风作用下容易晃动，而“脖子”难以有效缓冲和分散头部晃动带来的应力，可能引发结构破损，导致飞行任务失败。因此，我们首要解决飞行稳定性问题。

　　起初，我们认为增强“脖子”的结构强度可以避免上述问题。不过，这会使二级结构自重增大，牺牲运载能力。

　　经过深入研究，我们发现如果让火箭以迎风姿态飞行，可大幅降低气流横向剪切力。于是，我们创新提出了自主姿态调整策略：在飞行过程中，系统会主动控制火箭滚转运动，使其整体平面迎风。同时，我们利用了长八甲的面对称设计（两侧各捆绑一个助推器），通过两侧助推器的控制力来抵御风干扰。这些创新措施不仅解决了稳定性问题，还提高了火箭在恶劣天气下的发射概率。

　　记者：在长八甲研制过程中，最难解决的问题是什么？

　　宋征宇：在研制过程中，最难解决的当属天地一致性问题。由于地面实验条件与飞行环境存在显著差异，即便系统或部件顺利通过地面实验验证，也无法保证其在真实飞行中能可靠工作。

　　以整流罩分离技术攻关为例。地面实验受限于地球引力，通常只能在1个重力加速度条件下开展。为提升长八甲运载能力，我们创新设计了提前抛罩的飞行剖面，要求整流罩在接近4个重力加速度的大过载工况下分离。这种极端条件在地面难以精准模拟。

　　为解决这一问题，我们团队首先通过力学分析建立整流罩分离的理论模型，精准识别影响天地差异的关键边界条件；再将有限的地面实验数据作为有效样本，反向优化理论模型中的核心参数。

　　不过，更大的挑战在于，大过载引发的不仅是量变，还有质变：当过载从1个重力加速度升至接近4个重力加速度，整流罩及连接结构承受的载荷呈几何倍数增长，可能导致火箭结构变形超出预期，甚至威胁分离安全性。而这些非线性变形效应，难以通过地面实验完全复现。

　　这一困境，是我们面临的众多技术挑战的缩影。在长八甲的创新技术体系中，约70%的新技术可通过地面实验充分验证，而剩余30%的新技术只能在首次飞行中验证。这对我们团队的风险预判与过程把控能力提出了极高的要求。

　　“‘优等生’核心特质是可靠”

　　记者：2月11日长八甲首飞，拉开了长八系列高密度发射的序幕。未来，您和团队有什么规划或目标？

　　宋征宇：今年，长八系列计划执行10余次发射任务。同时，我们将打造“7天发射、7天恢复”的高效运作模式，以提升商业发射服务的竞争力。为实现这一目标，我们在海南商业航天发射场附近建设了总装总测厂房。火箭在完成总装和总测后，能够直接从总装厂进入发射场，并直接进入发射区，真正实现“进场即发射”，显著提升了发射效率。

　　此外，我们希望通过发射长八系列火箭，进一步优化通用氢氧末级，提升火箭运载效率。例如，我们将采用浅箱启动和长时间滑行技术，再利用地球引力，实现最优的轨道转移。我们希望利用长八系列火箭发射的契机，突破这一关键技术，提升火箭的运载能力。

　　记者：您提到的这些规划对长八系列发展至关重要，想要实现它们，离不开发射场这一关键基础设施。长八已在海南商业发射场一号工位完成首飞。围绕新的发射场和发射塔架，团队做了哪些工作？

　　宋征宇：一号工位是专门为长八系列量身打造的。这个工位采用了模块化钢结构设计，将传统地下导流槽改成地面导流锥，通过双向地面排导和喷水系统，实现降温降噪。这种设计不仅节省大量建设经费，而且使发射后恢复周期从原来的3周至4周缩短为7天。

　　为满足商业航天快速响应的需求，我们突破性采用了“新三垂测发模式”。简单来说，这一模式就是把箭体分段垂直转运，芯一级和助推组合体、芯二级、星罩组合体分别通过公路运输到发射区后完成总装。该模式缩短了发射区的工作时间，大幅降低了转运车辆的运输成本。

　　记者：长八系列具有3A“优等生”特点——值得信赖（Assured）、负担得起（Affordable）和适应性强（Adaptable）。为了让“优等生”保持优势，您和团队还将进行哪些尝试？

　　宋征宇：我认为“优等生”核心特质是可靠——让用户信赖。为提升火箭可靠性，我们主要采取以下措施：一是采用以成熟技术为核心、以快速迭代为辅助的研发模式；二是在设计过程中预留弹性空间，为潜在风险做充分准备，最大程度保障发射任务的顺利完成。除此之外，我们还加强了可制造性设计，去除一些操作难度大、制造工艺复杂的环节，使制造过程更可控、产品一致性更好。

　　“呵护年轻人的新想法”

　　记者：长八系列的研发，离不开一支具有极强战斗力的团队。您可否介绍下这支团队？您最初是怎么组建起这支队伍的？

　　宋征宇：在最初组建长八研发团队时，我们主要从两支队伍——长征七号运载火箭研发团队和长征二号丙运载火箭研发团队中选拔了一批有闯劲的年轻人，平均年龄在35岁以下。

　　记者：在火箭研发过程中，创新思维至关重要。请问您是如何培养具有创新思维的年轻科研人员？

　　宋征宇：我认为每位青年科研人员都具备创新精神，但要将创新真正落到实处，关键在于呵护年轻人的新想法。当他们提出新想法时，团队负责人最初可能会担心风险，害怕麻烦。如果总表现出这种倾向，年轻人可能会因为害怕风险而退缩。

　　因此，团队负责人首先要有担当精神，积极鼓励年轻人。具体来说，一方面要呵护他们的新想法，另一方面要采取有效的风险控制手段，不能把所有压力都压在年轻人身上。当他们提出的方案得到认可后，在实施过程中，要请相关技术专家来把关。

　　以长八甲整流罩倒锥段结构研制为例。长八甲的整流罩直径为5.2米，芯二级直径是3.35米，需要通过倒锥段实现双直径过渡。在火箭上升段飞行过程中，倒锥段要承受拉压载荷和弯矩载荷等力学作用，结构完整性直接关系飞行任务成败。因此，倒锥段结构设计需兼顾载荷承受能力与轻量化需求，通过精细化力学分析与结构优化，确保其在极端工况下不发生破损。

　　在倒锥段结构研制中，我们团队的结构设计师提出了一种通过适当变形和滑动机制缓解外部载荷的承载方案。在首次验证该方案时，由于部件生产制造出现偏差，方案未达到预期效果。当时，我觉得这个方案不太可靠，倾向改用更传统的锁紧方案。这种传统方案虽技术成熟，但会增加火箭重量以及控制装置复杂度。

　　然而，年轻的结构设计人员认为我提出的方案太保守，坚持优化原方案，强调只要控制好制造偏差就能够保证可靠性。我虽然对此方案持保留意见，但这种主动承担风险的担当精神让我深受触动。后续一系列实验成功后，我最终认可了创新方案。

　　记者：请您结合自身成长经历，给年轻的航天人一些建议。

　　宋征宇：我认为，首先是要勇于探索——不要过早被各种设计准则和规范所束缚。这些标准虽然是前人经验的结晶，但也可能在一定程度上限制思维。我们应以实践为基石，在理解规范底层逻辑的前提下，进行有益的改革创新。如果标准规范束缚了我们的手脚，反而会起到负面作用。

　　其次，年轻人要放眼长远，不要被眼前的利益所迷惑。唯有在某个专业领域深耕细作，其职业生涯才会长久。部分年轻人可能会因为同龄人在其他岗位快速进步，产生思想波动和岗位调整的冲动。其实，从长远来看，职业发展是一场长跑，比拼的不是一时的速度，而是持续积累的耐力。

（来源：科技日报 作者：宗诗涵）