10月24日，当长征二号丁运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空，中国航天科技集团有限公司八院抓总研制的长征系列运载火箭发射次数被刷新到200，在航天强国建设新征程上以“火箭速度”刷新着“火箭纪录”，飞跃了崭新的里程碑。

八院803所承担着火箭控制系统的研制工作，“通俗地理解，控制系统就是火箭的‘大脑’，他的工作分为导航、制导与控制三个部分，通过导航得知自己在哪、姿态如何，通过制导得知目的地在哪、轨迹如何，最后通过控制改变飞行姿态、跟踪制导指令，将飞行器送往指定轨道。” 803所长征四号乙系列运载火箭副总设计师张桃源解释道。

从长四甲首飞一次成功，到长二丁力挽狂澜三次“龙抬头”，再到长六“一箭20星”精准投递、长六甲固液捆绑“跨界”首发，八院运载火箭家族按照现役、改进和新研三代共存的发展局面日益壮大，控制系统也一直跟随型号的脚步，代代升级、“新新”向荣，为“太空专车”的每一次成功抵达练就最强“大脑”。

起步：从模拟到数字的跨越

“701”工程为上海航天迎来了难得的发展机遇，803所也承担起了为“风暴一号”研制火箭控制系统的光荣使命，为后来八院长征系列运载火箭控制系统的研制打下坚实基础。

在当时的技术条件下，火箭控制系统还是采用有源网络设计，通过大量电阻、电容等模拟元器件搭建，来实现网络传递函数特性，电路复杂、系统可靠性低，同时网络参数调整不方便，设计周期较长。70年代初，一些国外杂志介绍了美国阿波罗登月所应用的数字控制系统，这让803所的专家们心动不已。1974年，所内开始开展先期硏究，并与上海华东计算机研究所进行了软件和硬件的协作，快速完成了运载火箭控制系统各种状态的技术设计和系统仿真实验。此时，正值长征四号确定技术方案，但是那时候，国内计算机技术，包括软件和硬件都正处在起步阶段，在这种情况下想运用新技术，尤其是在关键的控制系统上运用新技术，需要很大的决心和勇气。但时任长征四号运载火箭总设计师的孙敬良在听取了研制团队的汇报后，毅然支持数字控制系统的技术方案，并获得了钱学森的大力支持，长征四号运载火箭数字控制系统的技术方案最终确定了下来。

1988年9月7日，长征四号甲在太原卫星发射中心首飞成功，将风云一号气象卫星送入预定轨道，开创了中国大型运载火箭首飞一次成功的新纪录，使中国成为世界上第三个能够独立发射太阳同步轨道卫星的国家，也开创了我国运载火箭首次使用数字控制的先河，获得了航天部科技成果一等奖。同时，为了满足总设计师孙敬良提出的“三子级必须最大幅度地减轻自身重量”的要求，研制了双向摇摆伺服机构来控制发动机的偏摆，同属国内首创。

在后续的研制历程中，数字式控制系统经历数代升级，到2015年长征六号首飞，于国内运载领域首次采用总线技术，控制系统实现了从模拟电网互联向数字总线互联的升级，“大脑”的神经网络从”羊肠小道”驶上“高速公路”，实现了全箭信息的数字化传输和综合利用。

成熟：从机械到光学的进化

上世纪90年代初期，长二丁力挽狂澜，以三次“龙抬头”扭转了被动局面。这其中，离不开控制系统核心部件“小平台”的功劳。

平台作为惯性导航器件用来感受火箭的实时速度、位置、姿态，为控制系统导航、制导与控制功能的实现提供初始信息，很大程度上决定着火箭的入轨精度。

“惯性导航器件可以理解为火箭的‘眼睛’，它是火箭在茫茫太空不迷路的关键。平时我们用到的卫星导航、无线电导航，甚至是天文导航，都要依赖外界参考，惯导就不一样了，它主打一个‘独立自主’，靠自身的陀螺仪和加速度计来测量火箭在太空中的角速度和加速度，再计算出位置、速度和姿态等信息。”张桃源解释道。

长四甲火箭的两次发射任务，控制系统使用的是三轴气浮陀螺稳定平台组合，也叫“大平台”，有150多个零部件，结构复杂，重达128公斤，一定程度上制约了火箭有效载荷的增加。自1977年开始，803所就在孙敬良总师的指导下开展了更为先进的动力调谐陀螺平台的研制，相比于原来的气浮平台，质量减少了100多公斤，而且可靠性和入轨精度也更高，大家亲切地称呼它为“小平台”。从1994年首次启用到2018年成功退役，“小平台”81次任务发发成功，陪伴长二丁和长四火箭走过了辉煌的24年，立下赫赫战功。

成功不代表成熟，成熟不代表可靠，运载人追求可靠的脚步从未停下。2009年，新一代运载火箭的研制任务为八院全面提升火箭技术水平提供了广阔舞台。在瞄准国内外火箭控制系统技术的发展方向后，新一代运载火箭控制系统全面采用最先进的技术方案，光纤捷联惯性测量组合就是最具代表性的产品。

不同于以往的“大平台”“小平台”等机械式惯性导航产品，光纤陀螺捷联惯组集惯性原理、控制、机械结构和减震、光电半导体和纤维光学、电子线路、嵌入式数字处理器和软件技术于一身，具有高精度、高可靠性和低成本的特点。

2015年，初代产品八表光纤惯组首次接入火箭控制系统参与闭环控制，双捷联冗余惯组助力长征六号成功首飞。为了进一步降低成本、提高可靠性，经过六年的技术积累，新一代型谱产品“全冗余可重构十表光纤陀螺捷联惯性测量组合”在长六遥八火箭上首次应用，在保证运载火箭高可靠性要求的同时大大降低了单发火箭的研制生产成本，并实现了全自主对准、故障冗余重构等关键技术突破与应用。

新一代运载火箭技术蓬勃发展的同时，长二丁、长四火箭等现役型号也绘制了一张不断改进的蓝图，既制定了控制系统冗余改进路线图，也规划了捷联惯组技术路线图，由“单平台”状态升级为“平台+捷联惯组”冗余状态、再发展到“双捷联惯组”，至各型号最终统一为“单十表光纤惯组”，成功牵引了以十表光纤惯组为代表的高精度惯性导航技术的运载全型号应用。

“可以说通过产品迭代，惯导器件完成了从‘单枪匹马’到‘互为备份’再到‘独立自主’的演变，通过改进路线图实施，实现了系统冗余架构统一和关键产品统型，使控制系统更为精简也更加成熟。”张桃源说道。

升级：从智能向智慧的迈进

2022年3月29日，我国首型固体捆绑中型运载火箭长征六号甲发射升空，长征系列运载火箭家族再添新成员，同时也填补了国内运载火箭固液联合控制领域空白，八院运载火箭一次性实现了单芯级到芯级助推捆绑再到液体芯级固体助推混合捆绑的三级跳。

从“光杆箭”到“混动箭”，为全箭提供70%推力的四个固体助推“大力士”的加入，需要火箭“大脑”更聪明也更健壮。长六甲火箭的控制系统采用固体捆绑火箭三通道联合摇摆控制方案，将液氧煤油发动机+液压伺服机构与固体发动机+电动伺服机构这种跨界混搭组合牢牢“拿捏”，确保火箭飞行快、稳、准。

对于在火箭飞行过程中对于姿态调整起着关键作用的伺服机构，更是于国内首次提出并应用了在线故障诊断与自适应重构技术。不同于以前将可能出现的故障模式一一列出、制定好控制策略、预装到飞行软件里的模式，长六甲火箭做到了伺服机构故障的在线诊断和自我修复，用智能控制方法让火箭智能飞行。

据张桃源介绍，除了控制技术外，长六甲火箭还首次应用了国内最大功率的电动伺服机构。“伺服机构是火箭姿态和轨道控制的执行机构，是‘大脑’的左膀右臂，推动固体发动机喷管进行双向摇摆进行姿态调整，跟水手拉动船帆改变航向是一个道理。”这是八院运载火箭伺服系统继攻克双向摇摆伺服机构、伺服阀三冗余技术、液氧煤油直接引流技术后，又一次技术革新与产品换代。

“八院长征系列运载火箭第一个100发用了30年，第二个100发只用了5年。”张桃源感慨道,“特别是进入‘十四五’以来，控制系统全面采用‘去型号化’‘去任务化’方案，以满足快速增长的任务量和高密度发射的需求，提高火箭的任务适应能力。”通过产品统型、测试方法统一、测试流程统一、测试参数统一、测试判读标准统一等方式实现控制系统综合试验去任务化；提高多发火箭试验数据的可对比性，从而满足高密度发射的需求；率先实现测发队伍专职化，软件自动判读一键生成，既节约了人力成本，又实现了测试流程优化，让系统测试更加规范。

壮阔长征路，历百而弥新。面对航天事业“六个常态”新特征，控制系统正以构建运载领域“六个体系”为蓝图，加快推进数字协同快速研发、批量化试验与产线、多地协同远程测发，以数字化手段提升精益在线产保水平，围绕智能化、可重复、快测发和低成本的需求，推动以智能控制、故障诊断与重构、先进电气系统、飞行软件架构为代表的下一代运载火箭专业体系建设，加快构建运载领域全面“三高”发展新模式，为航天强国建设再立新功。

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