長征六號改運載火箭是我國首型固體捆綁火箭，火箭芯級採用液氧煤油發動機，捆綁了四個固體發動機作為助推器。與常規的運載火箭點火流程不同，火箭發射時，長六改運載火箭芯一級發動機先點火，四個固體發動機助推器再點火。

中國航天科技集團八院抓總研製的長征六號改火箭是我國首型以固體發動機作助推器的新一代運載火箭。固體發動機雖然工作可靠、使用維護簡單，但卻存在一旦點火就無法實施緊急關機的情況；相反，火箭芯級採用的液體發動機則可以透過緊急關機系統實現關機。因此，在固體助推器點火為長六改火箭提供強大起飛推力前，需要對火箭芯級液體發動機的健康狀態進行診斷，在確保芯級發動機健康無虞的前提下，固體助推器才執行點火程式。

那如何在發射前為火箭發動機做一次全面的健康檢查？中國航天科技集團有限公司八院長六改火箭的設計師們為火箭芯一級的液體發動機配置了一位“健康管家”，即發動機健康診斷系統。但“打鐵還需自身硬”，這位“健康管家”要在極短的時間內對液體發動機啟動後的工作狀態進行準確無誤地判斷，還不能因自身故障把正常工作的發動機誤關機，導致火箭發射推遲，真正做到快速診斷、準確判斷，保證發射任務萬無一失。

據設計師介紹，目前國內尚無在火箭發射中應用發動機健康診斷系統的先例，此次發射任務的成功進一步驗證了健康診斷系統方案設計的正確性以及工程應用的可靠性。

快：須臾間，發動機健康狀態即可判斷

發動機健康診斷系統在芯級發動機點火後開始工作，此時固體助推器尚未點火產生強大的起飛推力，四個助推器的重量可以將整個火箭牢牢固定在發射臺上。健康診斷系統僅有0。3秒的時間，對芯級發動機健康狀態進行迅速診斷，從而決定發射程序能否繼續；如果診斷時間過長，則會持續消耗發動機的推進劑，影響火箭的運載能力。

其實，我國的液體運載火箭都有一套緊急關機系統，這套系統通常設定在地面機櫃中，一旦遇到緊急情況，地面裝置可以發出關機指令。但是這次，長六改火箭的設計師們把這套系統搬到了火箭上。這個經整合化、小型化設計後的系統，雖然僅有一本B5書的大小，但其強大的晶片運算能力、快速精準採集發動機引數並進行實時診斷的本事卻不可小覷。在芯級液體發動機點火後的2。5秒，健康診斷系統進入發動機診斷視窗；2。5-2。8秒，在短短的0。3秒內，這位“健康管家”需要在前期收集的大量資料基礎上，對發動機的健康狀況進行診斷：若監測到發動機存在問題，要在須臾間完成故障發動機自動緊急關機，確保固體助推器不再執行點火程式，真可謂是“最強大腦”。

準：不要誤關了正常發動機

發動機健康診斷系統可不可靠？資料採集錯誤怎麼辦？會不會誤關了正常發動機？設計師們一邊大膽設計，一邊小心求證。海量資料分析是準確判斷的基礎，為此，長六改火箭的設計師們聯合發動機系統，對發動機健康診斷系統引數進行詳細研究，從幾萬秒的試車資料中尋找引數的規律，確定健康診斷系統的診斷演算法，並進行了上百次的模擬驗證，在確保發動機不發生誤關機的同時，儘早發現故障。火箭發射100%成功是所有航天設計師的共同追求，儘管診斷演算法已經經過一系列的考驗和驗證，設計師們還是決定給長六改首飛箭上裝上“雙保險”。為此，他們給火箭配置了三套相同的診斷系統，對發動機狀態進行同時診斷，如果有兩套及以上系統診斷同時判斷故障存在，才認為發動機故障。這好比一場比賽配備了三名裁判員，有兩名及以上裁判員判定球員犯規，才可以實施懲罰。

穩：冰火兩重天的考驗，真金不怕火來煉

健康診斷系統要想正常工作，必須要有一個健康的體魄，要健康到什麼程度呢？長六改火箭的芯級發動機為低溫液氧煤油發動機，液氧的溫度為-183℃，哪怕在設計師提供的“隔水隔熱服”的保護下，健康診斷系統周圍的環境依然在-40℃；發動機點火後，周圍的溫度驟升為130℃，且伴隨著強烈振動，工作環境極其惡劣。為了練就健康診斷系統強健體魄，型號團隊根據火箭起飛時刻的環境進行了大量驗證試驗，從零下40℃到零上130℃、高強度衝擊、電磁相容試驗、1000餘次強化考核……產品一次次地改進再試驗，試驗後再改進，終於練就了令設計師滿意的產品。為考核產品在發動機真實環境中的表現，健康診斷系統先後6次參加了發動機真實試車考核，圓滿完成了發動機健康診斷，充分驗證了健康診斷系統的環境適應性，為長六改火箭首飛成功奠定了堅實的基礎。

當火箭拔地而起時，這名“健康管家”圓滿完成了自己的使命，有效保證了長征六號改運載火箭發射圓滿成功。

作者：史博臻 王猛

編輯：張懿

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