打造“海上航空装备”创新团队服务国家航天强国战略
海上升利箭,问天捷报传。近年来,中国商业航天公司迅猛发展,从黄海到东海再到南海,从长征十一号、捷龙三号到谷神星一号再到引力一号……海上火箭发射任务次数逐渐增多。在鲁东大学有这样一个创新团队,他们研发火箭发射回收支持装备、开展数据监测分析、优化发射方案与系统等,多次参与海上发射任务,为海上发射提供服务保障。
2024年9月24日10时30分,捷龙三号遥四运载火箭在山东海阳连理岛附近海域发射升空。此次为捷龙三号运载火箭首次在山东海阳近海海域实施太阳同步轨道发射,采用“太空拼车”的方式将搭载的天仪41星、星时代-15卫星等8颗商业卫星送入预定轨道,发射获得圆满成功。我校“海上航天装备技术创新团队”负责此次发射的近海海况与姿态实时测试和发射瞬态振动冲击测试等工作,全程参与助力实现海上卫星发射十三捷。
抢抓机遇跑出加速度,从筹建到获批省技术创新中心仅用9个月
2019年6月5日,长征十一号固体运载火箭以山东烟台海阳港为母港,在黄海海域成功实施我国首次海上卫星发射。消息传来,欢呼四起。以此为契机,烟台迅速启动东方航天港重大工程建设,高标准规划了总面积34.19平方公里的东方航天港产业园区,聚力打造国际一流海上发射母港和国家级空天信息产业园。
学校主动对接山东省“八大战略布局”“十强产业”,助力烟台市培育壮大八大主导产业集群,在依托自身拥有的涉海学科体系的基础上,以山东烟台海阳我国首个海上发射母港“中国东方航天港”建设为“天时”机遇,以驻地烟台优越的地理位置和港口条件、雄厚的工业基础和高端装备制造业为“地利”条件,以开展学科建设、人才培养、技术研发、成果转化为“人和”目标,牵头联合15家知名科研院所、高校、园区,筹建海上航天装备技术创新中心。
自2020年4月开始筹建,学校对标省、国家技术创新中心建设标准,高位谋划,系统推进,9月获批烟台市技术创新中心,12月获批山东省技术创新中心,从筹建到获批省技术创新中心仅用9个月,创造了“鲁大速度”。获批省技术创新中心是学校贯彻落实航天与海洋强国战略,聚焦烟台“三重”工作,主动靠前服务地方经济社会高质量发展取得的重大成果。
“一直以来,学校坚持面向国家重大战略需求和战略性新兴产业发展,围绕地方经济社会发展需求,调整学科专业建设,形成了多学科交叉融通、服务国家需求引领支撑区域经济社会发展的办学特色,充分发挥人才科研优势,深化科教产教融合,不断提升服务地方经济社会发展的能力和水平。”校长李合亮说。
攻坚克难实现新突破,先后13次助力海上火箭成功发射
创新需要一股韧劲儿、拼劲儿。火箭海上发射不同于陆地发射,要在有效空间解决发射塔稳定、发射平台安全,要考虑海洋气候对火箭的影响等诸多问题。
“火箭发射需要稳定,再大的船体、发射平台也会晃动,这是海上发射面临的主要问题。团队成员加班加点进行研究、反复试验,最终研发了海上发射支持系统,通过反向运动缓冲重力加速度,让船身达到发射要求。”山东省海上航天装备技术创新中心负责人深有感触地说,“作为国内最早一批进入国际海洋工程领域的海工人,我们一直致力于船舶与海洋工程研发设计,但海上发射的成功让我们看到了航天对地方产业的带动力和牵引力。应该说,我们是用海洋平台把火箭与航天产业一起接到了烟台。”
其实,每一次火箭发射都会有不同的技术要求,科研团队要根据实际开展研发设计,为火箭发射提供技术支撑。而每一次发射,都会实现新技术的突破。
2022年12月9日,捷龙三号固体运载火箭在黄海海域点火起飞,以“一箭十四星”的方式,将14颗卫星精准送入预定轨道。本次发射实现了由海上冷发射向海上热发射的历史性跨越,再次验证了海上发射支持装备的可靠性和稳定性。创新中心团队针对海上热发射面临的尾焰冲击、高温烧蚀等技术挑战,创新性设计了海上航天支持装备安全保障监测系统,优化了测试布局方案,首次获得了海上热发射模式下起抛锚、拖航、发射等全流程支持装备水动力、冲击振动、典型结构应力应变等基础数据,验证了海上装备热防护、悬臂发射与导流等技术方案,为进一步优化提升支持装备安全性、可靠性等提供了依据。
2024年1月11日,“引力一号”中型运载火箭在山东海阳近海海域点火升空,成功将搭载的3颗实验卫星送入轨道。此次海上发射保障船是依托鲁东大学山东省重大科技创新工程“海上卫星发射与回收”建造的新型海上发射船。海上航天装备技术创新团队负责新型发射船的船型方案设计任务,在总体布局、结构安全、设备设施布置、稳定性控制、冲击导流与防护等方面进行了全方位设计优化,使该发射船达到了近远海发射、固液兼容、一次多发的高机动性、高稳定性的国际领先水平。
产教研融合创出“新纪录”,承担重大科研项目10余项
海上航天装备技术创新中心坚持产教融合、科教融合、校地协同原则和开放、联合、共享机制,紧紧围绕海洋与航天强国战略需求,聚焦海洋智能装备与航天发射交叉融合,系统研究和解决海上航天产业关键共性及卡脖子技术,推动海上发射回收支持装备、海上发射火箭适应性等产业核心技术、关键系统、配套支持装备等的攻关与研制,为海上高频、常态化发射提供一体化解决方案,成为海上航天产业技术需求策源地和科技成果转化应用中枢。先后13次参与海上火箭发射任务,为火箭发射提供深度保障,成功将75颗卫星送入预定轨道。
团队先后承担国家自然科学基金委—山东联合基金、山东省重大科技创新工程、山东省自然基金重点项目等重点研究课题14项,其中“海上卫星发射与回收”省拨经费达7000万元,是山东省当年单项支持经费额度最大的科技创新工程;发表高水平论文40余篇,申请发明专利50余项,登记软件著作权15项,先后获省部级一等奖2项,二等奖3项。团队研制了国内首套、全球唯一在营的海上发射支持保障系统,完成的“运载火箭海上发射技术及装备”成功应用于我国首次火箭海上发射试验及历次海上商业发射中,填补了国内空白,该成果入选2020年度山东省“十大科技成果”,并获2020年中国优秀工业设计奖金奖。团队负责人入选2023年享受国务院政府特殊津贴人员和首批享受省政府特殊津贴人员名单。
“海上航天装备技术创新中心作为支撑中国东方航天港建设和航天产业高质量发展的重要创新载体,对学校推进学科交叉融合,提升学科专业建设水平和人才培养质量,培育建设支撑高质量发展战略科技力量具有示范引领作用,为学校探索深化产教融合、科教融合、校地融合、军民融合提供新范式。”学校党委书记王庆说。