【神州航天】今日一箭22星发射圆满成功!长征8号,创纪录

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截至2021年12月31日,国防军工ETF(512810)最近六个月净值相对于业绩比较基准(中证军工指数399967)的超额收益高达4.00%,最近1年净值相对于业绩比较基准的超额收益高达10.80%,最近3年净值相对于业绩比较基准的超额收益高达43.98%,均在全市场可比的4只军工类ETF产品中排名第一![心心][鼓鼓掌]

来源: 科技日报

据国家航天局消息,2月27日11时06分,长征八号遥二运载火箭飞行试验,在中国文昌航天发射场顺利实施,火箭飞行正常,试验取得圆满成功,创造了我国一箭多星发射的最高纪录。

本次发射是长征火箭第409次发射。

屠海超 摄

长征八号是我国自主研制的中型运载火箭,长八遥二为长八运载火箭无助推器状态,为适应一箭多星任务,更换整流罩,本次发射是该构型首次飞行试验。火箭采用无毒无污染推进剂,全箭长约48米,芯一级直径3.35米,芯二级直径3.0米,起飞重量约198吨,起飞推力约240吨,可实现太阳同步轨道3吨运载能力。

本次飞行试验搭载了海南一号01和02星、大运号(星时代-17)卫星、文昌一号01和02星、泰景三号01星等22颗商业卫星,主要用于对地观测、低轨物联网通讯、空间科学试验,可提供资源调查、合成孔径雷达数据支持、物联网分散终端数据采集、在轨科学试验和技术验证、海南及环省海域船只信息收集处理等服务。

屠海超 摄

如何能在有限的整流罩空间里,让22颗卫星“坐”得舒服,又能安全、准确“下车”?记者从一院了解到,长八火箭设计团队采用了全新的“三层式多星分配器”结构,并对卫星分离安全性进行充分设计。

给22名“乘客”提供三层“座椅”

据一院长八火箭副主任设计师陈晓飞介绍,此次发射的22颗卫星形状各异,其中多个卫星尺寸较大,因此在布局时,首先考虑如何有效利用整流罩内空间包络。

结合任务需求,设计团队对传统卫星结构进行梳理,最后设计出新的“三层式多星分配器”,为“乘客”提供三层“座椅”。“三层式多星分配器”从下到上分别由锥形支架、中心承力筒和圆盘平台组成。其中,锥形支架搭载2颗卫星,中心承力筒搭载14颗卫星,圆盘平台搭载6颗卫星,完美将22颗卫星装进整流罩中。

“在分配器结构设计上,我们采取‘模块化’设计,将现有的、成熟的结构拼接在一起形成新的结构形式,达到‘1+1>2’的效果,同时节省了设计时间,提高研制效率,能快速满足卫星方发射的需求。”一院长八火箭总体副主任设计师于龙介绍,多星分配器最下层的锥形支架,设计团队沿用的是长八遥一运载火箭的结构;中心承力筒也是成熟的结构,能够尽可能利用整流罩的空间,在侧壁多挂卫星。对一些直径较大、不适合侧挂的卫星,设计团队则在中心承力筒上方新设计了一个圆盘平台,让大直径卫星安装操作更简洁,分离方向上也没有其他卫星去干涉。于龙表示,“一般来说,一个新的结构从出图到生产,需要至少一年多时间。我们通过‘模块化’设计,在半年不到的时间就生产出来了多星分配器。”

在整流罩有限的空间内,卫星数量越多,星和星的间隙肯定就越小,在对接操作时的难度也就越大。在设计之初,设计团队就对现场工装设备、人员操作位置等进行考虑,将卫星安装操作可达性纳入分配器结构设计中。

为了方便安装操作,设计团队专门在圆盘平台中间开了个孔,方便操作人员进入,并通过星箭联合操作试验,不断调整卫星安装操作的顺序及布局的位置,确保操作人员真正上箭操作的安全性。

分批次“下车”更安全

这22颗卫星,分离时会不会碰撞?进入预定轨道飞行时会不会碰撞?要让这些“乘客”能够安全准确“下车”,设计团队需要考虑的问题也不少。

首先要考虑的是卫星近场分离的安全性。于龙介绍,卫星到天上后要离开箭体,在这个过程中,卫星的动力源和解锁方式会有一些偏差,不是想象中的静态安装位置在哪里,分离过程中就一定在这个范围内不晃荡。某些时候这些小偏差会使得卫星与卫星之间距离缩小,威胁到箭体的安全。

根据卫星不同的分离机构,设计团队结合实际卫星布局位置,对所有的箭体和卫星偏差进行多轮仿真计算,让各卫星之间保留一定近场分离过程中的动态间隙,保证近场分离安全性。

“卫星数量越多,分离出去后在轨道飞行碰撞的风险就越大,远场分离安全性也是设计人员需要考虑的重点。”一院长八火箭轨道设计师李静琳介绍,分离速度、分离方向、分离顺序是影响卫星后续运动轨迹的关键因素。在这次卫星数量如此之多的情况下,要在有限的外界分离轨道将22颗卫星错开,避免两两卫星之间干涉,对设计人员来说有不小的挑战。

22颗卫星加上一个火箭末级就是23个分离体,为了保证彼此之间分离的安全性,设计团队计算分析每一颗卫星运行的轨道参数,对23个分离体两两之间的相对距离进行长周期的仿真、观察和考核,并根据卫星布局,设计分离方案,最终采取了12次分离动作,依次将22颗卫星逐步分离出去,并通过不断调整末级箭体的姿态,实现不同卫星的分离方向调整,确保各个卫星近远场安全。

在分离动作设计过程,要对23个分离体两两之间的相对距离进行分析,计算量非常大。同时,在火箭调姿过程中,为了满足天基可见的要求,要保证箭体调姿角度不能过大,对设计也增加了难度。李静琳介绍,这是一个相当于多个对象、多种约束、长周期的、需要通过多轮迭代解决的一个优化问题,远场分离计算量比以往翻了好几倍。

面对巨大的计算量,设计团队专门研制了一个“多星远场分析工具”。“通过采用这个分析工具之后,我们通过一次仿真,就可以自动完成23个分离体各自的速度位置计算,以及两两之间相对位置的计算,不仅大幅提高了计算效率,而且提高了远场分析的准确性。”李静琳说。

虚实结合模态试验技术助力首飞

本次任务是长征八号火箭不带助推器的新构型首飞。

长征八号在充分继承长征系列运载火箭设计经验的基础上,没有开展全箭模态试验,是我国首个在研制中基于模块化模态试验结果,同时结合虚拟试验给出全箭模态参数的中大型火箭。从长征八号遥一火箭首飞,到此次新构型遥二火箭首飞的圆满成功,虚实结合模态试验技术均发挥了重要作用。

中国航天科技集团一院供图。宋涛摄

记者从一院了解到,长征八号采用“模块化、系列化、组合化”的设计思路,一级和助推沿用了长征七号一级和助推结构,二级沿用了长征三号乙三级结构。为了实现火箭快速集成研制,试验人员在充分利用长七一级/二级飞行/靶场竖立、长七甲一级/二级/三级飞行/靶场竖立、长三乙三级飞行共30余个状态模态试验结果的基础上,通过虚实结合——已有试验和仿真分析相结合,在不开展全箭模态试验的条件下,获取了全箭模态参数。

一院702所副总设计师朱曦全介绍,在研制过程中,为了获取长征八号的模态参数,为其姿态和导航控制提供重要的设计依据,试验团队按照三维动力学建模建立了全箭模型,通过长七(长七甲)一级/二级模态试验结果修正得到了芯一级加助推的模型,参照长三乙模态结果得到了二级的模型,并首次建立了发射平台模型。在制定实施靶场竖立状态模态试验中,采用新方法完成了我国首次在该状态下的模态激振和振型斜率采集,进而修正确认了有限元仿真模型的正确性,这也是模态综合技术在我国运载火箭研制中的首次应用。

朱曦全表示,经过验证,在充分的部段试验及组合状态试验的基础上,模态综合技术的结果是合理可信的,可以应用于型号首飞及后续发射,这种方法还可为未来重型运载火箭的研制提供借鉴。

$中航机电(SZ002013)$     $航天电器(SZ002025)$     $中航重机(SH600765)$    

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国防军工ETF(512810)跟踪的是中证军工指数(CSI399967)。作为目前市场上较为主流的军工板块指数,中证军工指数其样本股的选取范围为十大军工集团控股的且主营业务与国防军工相关的上市公司,反映国防军工公司的整体表现。在当前国内外政治环境和经济环境日趋复杂的背景下,国防军工的重要性和关注度更加凸显。

国防军工ETF(512810)成份股业绩斐然,行业十年景气拉开序幕】

国防军工景气度的扩张期将为十年维度级别,除武器装备外,两大0.5%GDP占比的民用产业将在此成长期中出现:

武器装备方面,行业进入30年一次的大换装期;民用产业方面,数个GDP占比达到0.5%的产业,如民航大飞机、卫星互联网等陆续进入产业落地阶段。目前来看,行业达到成熟期所需时间较长,按照我国卫星互联网的模型基础设施建造期将至2030年附近、民用航空制造业更是长期行业、航母制造持续到2049年。天风证券认为,国防军工的成长期或将超过10年维度,其表现为前五年武器装备类增速高、后五年起民用产业进入密集建设阶段,呈现“前军、后民”的产业成长逻辑。

图片来源:天风证券研究所

风险提示:国防军工ETF跟踪的标的指数为中证军工指数(399967),中证军工指数基日为2004年12月31日,发布日期为2013年12月26日。该指数的历史业绩是根据该指数目前成份股结构模拟回测而来。其指数成份股可能会发生变化,其回测历史业绩不预示指数未来表现。任何在本文出现的信息(包括但不限于个股、评论、预测、图表、指标、理论、任何形式的表述等)均只作为参考,投资人须对任何自主决定的投资行为负责。另,本文中的任何观点、分析及预测不构成对阅读者任何形式的投资建议,本公司亦不对因使用本文内容所引发的直接或间接损失负任何责任。基金投资有风险,基金的过往业绩并不代表其未来表现,投资需谨慎。货币基金投资不等同于银行存款,不保证一定盈利,也不保证最低收益。