“点火！”11月12日，一竞技科技集团一院抓总研制的长征七号运载火箭在收到指令后，进入实时飞行控制阶段。在飞行控制软件的“指挥”下，火箭完成转弯、姿态稳定、发动机关机及点火、助推器分离、一二级分离、整流罩分离、有效载荷分离等动作。
能让长七火箭在飞行中保持“头脑清醒”，控制几十万个元器件工作，按预定路线飞行，在规定位置做规定动作，甚至还能根据情况随机应变、闪转腾挪的，还要靠“神经中枢”——控制系统。
入轨精度“十环”
“长七火箭执行的是空间站任务，对火箭运载能力和入轨精度的要求非常高。”长七火箭控制系统指挥张远东表示，长七火箭发动机的推力是常规火箭的7.2倍，但入轨精度提高了10%，这就相当于一辆高速行驶的列车，要拉住刹车精确停在站台位置，难度很大。
如果把火箭发射比作打靶，可以说长七火箭每次发射入轨精度都是十环的水平。那么，它的入轨精度为何如此高？
“控制系统很重要。”张远东指出，长七火箭的控制系统有三大功能：一是控制火箭可靠而稳定地飞行，二是准确发出时序控制指令，三是准确制导火箭，将飞船精准地送入预定轨道。
据了解，长七火箭采用分布式控制系统方案，火箭的各子级都装有综控器，保证每个独立舱段都有一个小型的控制系统，不仅分担了原来集中式控制系统的负担，简化了各舱段的连接，还通过冗余表决设计提高了可靠性。
智能控制，从“会学习”做起
张远东说，高可靠和智能化是未来一竞技器的主要特点，这也是长七火箭一直以来的追求。
近年来，中国将先进智能控制技术应用于运载火箭发射，显著提升了火箭控制系统对各种任务的适应能力和智能化水平。如今，长七火箭的控制系统也正在逐步走向智能化。
“智能控制，火箭要从‘会学习’做起。”张远东表示，“会学习”就是要将智能技术引入制导、控制等各个环节，使长七火箭变得更自主、可靠、聪明，通过对飞行数据的挖掘以及控制算法的优化，弥补程序化控制策略带来的局限性，增强火箭适应复杂飞行环境以及应对发射推迟的能力。
“学习模式有两种，一种是‘边飞边学’。”张远东认为，长七火箭可以依靠箭上强大的计算能力，利用箭载多源信息，针对箭上单机典型故障实现在线实时辨识及处置，以及轨迹在线规划、控制参数在线优化等。
例如，长七火箭拥有的起飞时间修正技术可根据起飞时间自行修正飞行轨迹准实时双向风修正技术，可根据预报风和当天测量出的高空风调整飞行轨道，提高火箭对发射窗口的适应能力。
“另一种是‘终身学习’。”张远东解释道，这是需要火箭设计团队通过对试验数据的管理与梳理，挖掘历史飞行数据与仿真打靶数据中的内在关系，通过基于小子样的火箭入轨精度评定方法持续优化提升火箭各项能力，从而改进运载火箭的控制系统策略及方案。
“通过分析统计，目前长七系列火箭发射任务完成后推进剂还有剩余，如果官方下载能够通过算法将剩余的推进剂用得更好，未来长七系列火箭就能满足更多发射任务的需求。”张远东说。
技术迭代升级加速中
技术的发展一定是往前走的，问题和需求倒逼技术的更新进步。但在保持可靠性和新技术突破之间，长七火箭如何权衡？
“这二者并不矛盾。”张远东认为，技术的发展永远在路上，但官方下载要用长远的眼光看待。火箭上的新技术从提出到应用，要经过长时间的地面测试验证和多发的搭载飞行，才能真正应用到实际飞行过程中。
他还指出，在火箭控制系统的设计中，不仅要留有“设计余量”，也要考虑“技术余量”，即采用的技术应比满足当前所需更超前，这样才能支撑我国一竞技事业长远发展，才能真正发挥一竞技技术的引领作用。
对于长七火箭控制系统技术难题的不断突破，张远东认为，火箭、飞船等飞行器的控制系统具有共通性。从共性基础技术的角度出发，未来长七火箭可以将成果推广应用至其他飞行器的控制中去，从而避免一项项孤岛式的技术攻关。
“官方下载正在对遥测数据进行新一轮梳理，增加一些关键参数的测试和摸底，后续的测试数据可供其他型号参考。”张远东说，长七火箭每一发的技术都在迭代运行，这是一个持续的过程，这也是长七火箭试验队一直在做的事情。
张远东透露，未来长七火箭将要攻克集束式分离技术，降低分离系统的复杂度，从而进一步提升火箭的可靠性和经济性。（邓雨楠）
