我國正在研製智慧火箭，將提高發射成功率

據微信公眾號「中國運載火箭技術研究院」10月13日消息，近年來，我國運載火箭高密度發射已呈常態化，屢屢成功，但飛行故障甚至飛行失利也偶有發生。對這些案例進行分析後，技術人員發現，如果箭上能夠具備故障診斷和自主飛行的能力，也就是讓火箭有智慧、更聰明，在故障發生時，自主進行稍許調整，飛行結果便能大幅改善，飛行任務將更加可靠。如何實現從傳統的按照飛行程序自動飛行，到自主化飛行的跨越，完成火箭技術的更新換代，是當前運載火箭發展中的迫切需求，也就是火箭院正在致力研究的智慧火箭技術。

某型號火箭順利發射

2018年底，火箭院發布《人工智慧發展規劃》，以此為牽引，首次明確提出了「智慧火箭」的概念。從2018年至2020年，一批具有初步智能化飛行特徵的技術取得了實質性進展，其中有兩方面的技術取得了重要成果。

成果一：射前-12小時無人值守

這項技術我們之前詳細介紹過，近期又有了新的進展。火箭院15所副主任設計師張振華介紹，大口徑低溫密封技術作為無人值守關鍵技術之一，其密封性能影響著加注安全，也為總體無人值守方案的順利實施奠定基礎。此項技術已於2020年7月完成了系列驗證試驗，並完成了液氮溫區的密封性能試驗，近期將開展液氫溫區的性能試驗。液氫比液氮沸點更低，密封難度更大，對產品要求更高。

液氮溫區密封試驗現場

成果二：火箭自主性故障診斷

和軌跡重規劃

這是智慧火箭領域的一次重大突破。火箭院總體設計部和12所分別進行了相關技術的攻關研究。總體設計部智慧火箭項目總體設計人員程興介紹：現在的火箭都是按照設計好的預定策略和軌道飛行，一旦飛行過程中出現故障將有可能導致任務失敗。而智慧火箭是有智商的，在出現故障時能夠自動辨識出來，並且根據辨識的結果主動更改策略，依據實際情況自身進行重新規劃，可以說，火箭變得更聰明了。

對於這個問題，總體設計部開展了飛行過程中的全箭故障診斷和在線軌跡規劃技術研究。在運載火箭飛行過程中，監測飛行動力學參數，如果發現主發動機出現推力下降或消失等故障，則根據當時的飛行速度和位置以及剩餘燃料，對飛行能力進行評估，並在線完成飛行軌跡重新規劃。此時，火箭將不再按預定程序飛行，而是初步具備了自主飛行的能力。目前該技術已完成地面數學和半實物仿真試驗，將於近期搭載長徵二號丙火箭進行飛行試驗。

研究人員進行設備安裝調試，準備半實物仿真試驗

火箭院12所主要在火箭的控制系統智能化技術方面進行了攻關。攻關團隊負責人張惠平介紹，團隊針對發動機推力下降和姿控噴管常開/常閉/極性接反等故障，開展了「典型動力故障辨識與制導控制重構技術」攻關，即在動力系統出現故障時，讓控制系統提供幫助，使火箭實現自救。比如：當末修發動機和姿控噴管發生故障時，火箭通過自動故障診斷、評估與重構，依然能保持姿態，穩定地高精度入軌。這項技術在2020年7月9日搭載長徵三號乙Y64運載火箭，在西昌衛星發射中心成功發射，圓滿完成了搭載試驗驗證，並將在後續飛行中繼續進行飛行驗證。

火箭末速修正飛行過程模擬圖

而當主發動機推力發生故障時，也可以利用控制系統信息，在線辨識出是哪臺發動機發生了故障以及推力的下降程度，並在線規劃出新的飛行軌跡，通過制導姿控重構，使火箭進入安全軌道或降級軌道。這項技術已完成半實物仿真試驗，並通過12所自研的可重複使用飛行器完成了飛行驗證。

主發動機發生故障後，在線規劃新的停泊軌道與降級軌道，挽救火箭任務

程興介紹，以美國為代表的航天大國在20世紀中期已經開始了智慧火箭相關技術領域的研究，在設計之初就充分考慮了各系統可能發生的故障，並採取了一定的自主飛行備份措施。2012年Falon9火箭發射，之後的德爾塔4火箭發射，都出現了飛行中發動機推力下降的故障，由於均採用了不同程度的箭上故障診斷和軌跡重規劃技術，最終沒有影響主要任務，成功將載荷送入軌道。

德爾塔4火箭發射升空

借鑑了航天大國在智慧火箭領域先進的設計理念和成功案例，經過兩年的刻苦攻關，火箭院的智慧火箭項目取得了階段性成果。智能化飛行技術支撐了火箭技術的進步，未來的火箭將逐步過渡到自主、智能化飛行，是智能設計、智能生產、智能測發、智能飛行、智能管理（過程控制）相結合的有機整體，是傳統火箭與新一代信息產業之間發生的劇烈的「化學反應」。相比傳統火箭，智慧火箭成本更低、參研人員更少、效率更高，可進一步實現我國運載火箭可靠性的跨越式提升。

未來的重型運載火箭將集中體現智慧火箭的設計思路和研製模式（來自網絡）