為什麼中國火箭發射的倒計時跟美國的倒計時口令不太一樣?
中國的是:"10-9-8-7-6-5-4-3-2-1-(不讀0)-點火~(等待三秒左右)-起飛"
而spacex是"10-9-8-7-6-5-4-3-(此時點火)-2-1-0-and lift off "
【2016.06.24長征七號發射前夕更新】
最近長征七號的新聞和報道非常多,從目前已報道的信息來看,長征七號上沒有使用典型的美式牽制釋放裝置,而是沿用了長征2/3/4系列的支撐方式和點火流程。
長征七號火箭首飛在即 副總指揮介紹火箭發射台前幕後
如今的長征七號,可以在中雨的條件下發射,可以在八級的大風中轉場,確實夠厲害。採訪中,張濤副總指揮還提醒大家,當觀看火箭發射時,聽到指揮員下達點火口令,可千萬不要心急。火箭指揮員叫01指揮,發出點火口令以後,7點幾秒才能起飛。因為它的發動機,裡面的一些工作流程的影響,還有建立壓力的影響,實際上點火以後,到7.3秒、7.4秒,才能真正離開發動機起飛。
張濤說,發動機要建立推力,應該是6秒多,見火1秒鐘左右,才能建立整體推力。火箭整體重量應該是590多噸,推力得達到600噸以上,火箭才能夠離開地面。所以,大家千萬不要著急。
所以如果大家觀看長征七號發射的直播或者錄像,會發現比之前的長征系列需要更長的時間才會有火焰噴出。至於長征五號是什麼樣的設計,到首飛前也就見分曉了。
=====
簡單地說,中國的火箭倒計時是點火倒計時,點火之後發動機滿推力需要一定時間,然後才能起飛。在發射平台上有觸點,如果火箭有了位移會被接通,精確的起飛時間會立即測量出來並輸入測控系統。如果你看中國火箭發射的直播,在「點火」「起飛」口令後,很快會有人報,「起飛時,XX時XX分XX秒XXX毫秒」。
而美國的火箭都是採用起飛倒計時,或者以主發動機推力完全建立的時間為任務零時。這其中的不同是因為中國目前的運載火箭均未採用牽制釋放裝置,火箭起飛與否全憑發動機的推力,推力達到額定值之後自然就起飛了。由於發動機啟動是個瞬態過程,指令的傳輸時間也不會完全相同,各個發動機的動作也就不會完全同步,起飛時間是這個過程的結果,無法人工控制,所以只能倒計時點火,然後測量起飛時間。
美國主流運載火箭全部採用了牽制釋放裝置,即火箭在起飛瞬間前是被「鎖」在發射台上的,在預定起飛時間前幾秒鐘啟動發動機,牽制釋放裝置會測量發動機的推力,如果達到額定推力會解鎖放飛火箭,倒計時零時即為放飛火箭的時間(此處不完全準確,見注)。由於牽制釋放裝置允許各個發動機在火箭靜止狀態工作一小段時間,可以消除掉不同發動機之間不同步推力的影響,其動作時間也可以被更加精確地控制。
(註:剛查了下資料這裡不是完全準確,有些火箭,如Atlas V,以其主發動機推力建立的時間為任務零時,固體助推點火在T0+0.8秒,起飛時間在T0+約1秒。)
牽制釋放裝置需要非常高的可靠性,應該釋放時不釋放(會導致該正常飛行的火箭無法飛行,從而被迫中止發射),或者應該牽制時不牽制(會導致點火起飛程序不正常的火箭失去支撐,後果無法想像),都是非常嚴重的事故。而這一裝置工作的環境要非常惡劣,要承受發動機推力大於火箭本身重力的部分(最大者如Saturn V,4900kN約合500噸力)以及由此帶來的振動、雜訊、熱輻射等,結構上必須堅固可靠,而分離時又要絕不拖泥帶水地同步執行動作。一般都是用最簡單粗暴的方法,即用爆炸螺栓直接炸開連接結構。以下是Apollo 11發射視頻的截圖:
看下來哪個是牽制釋放裝置相信都可以猜出來了吧?注意不是那三個被撅起來的裝置,而是箭體底緣四個比較敦實的裝置(參見:
看下來哪個是牽制釋放裝置相信都可以猜出來了吧?注意不是那三個被撅起來的裝置,而是箭體底緣四個比較敦實的裝置(參見:Moonport, CH13-4)。只要在這個裝置釋放前火箭還有繼續立在地球表面的可能,一旦它都動作了那真是開弓沒有回頭箭,地球的重力被火箭毫無羈絆地拋在身後。【2016.06.24長征七號發射前夕更新】
按較早文獻的說法,我國新一代運載火箭將使用牽制釋放裝置,倒計時將改成起飛倒計時了,發動機在零時之前約4秒就會點火。此說法的出處及對有關技術的論述參見:程靜, 朱良平, and 首俊明. "牽制釋放在發射過程中的風險分析及思考." 裝備指揮技術學院學報 21.2 (2010): 56-59 等。引用部分內容如下。但從長征七號的情況來看,長征五號會不會這麼做還是個未知數,因為一個發射場不太可能使用兩種不同的流程,方案在研發過程中也是會一直疊迭的。
我國新一代運載火箭方案採用牽制釋放技術,主要有2個方面的目的:一是防止點火時發動機故障,能實施緊急關機,將火箭安全地牽制在發射台上;二是消除發動機點火時建立推力的時間不均衡對火箭初始姿態的影響。新一代運載火箭的液氧煤油發動機和芯級液氫液氧發動機啟動指令發出後,需要在一定時間內才能達到固定推力,為了消除發動機在點火時的影響,需要採用牽制、緩釋技術。
牽制釋放流程及相應的風險:
目前看來長5長7依然是走的點火時間為倒計時0點的樣子。
儘管從原理上說長5的氫氧發動機完全可以先點火然後再等倒計時到了點燃助推器發射……
不過就這次首飛之前bug百出的情況看,如果倒計時沒到0主發動機就已經點火了,那120就真的要抓狂了吧……
老畢的回答很全,我上課時聽老師說過,火箭的點火其實是自動的,倒計時和按動發射按鈕沒用,只不過是為了增加一種儀式感,要不新聞播報多無聊啊,如果人工點火,說不定會錯過發射窗口。
簡單來說就是,我國採取的是你勁夠了你就自己飛去吧,我不管你,你自己把握;美帝採用的是我要看看你是不是勁夠了,夠了我就讓你飛,不夠的話你就老老實實呆著
其實沒那麼講究,你所聽到的倒計時完全是特地為公眾媒體轉播而準備的一種渲染氣氛的產物。從因果上其實是倒置的,是播報數字迎合實際的點火啟動過程,而不是反過來。另外值得指出,國內發射近年印象不深,美國的發射中幾乎很少會將最後幾個數字報全,因為需要插播一些狀態,比如 Apollo 時代經常在最後幾秒有「 Guidance is internal 」之類的關鍵點。
是不是跟。 3、2、1預備~跑! 和3、2、1 跑!道理一樣?
推薦閱讀: