北京空间机电研究所60年技术成就与展望

第39卷第4期航天返回与遥感2018年8月SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING1北京空间机电研究所60年技术成就与展望陈虎李扬（北京空间机电研究所，北京 100094）摘要文章介绍了北京空间机电研究所60年来在火箭技术、航天器回收与着陆技术、空间光学遥感技术以及空间激光探测技术、航空光学遥感技术、复合材料结构成型技术和空间火工装置技术方面所取得的技术成就，并对后续发展进行了展望。

关键词回收与着陆光学遥感激光探测复合材料结构成型火工技术成就展望中图分类号: V11文献标志码: A 文章编号: 1009-8518(2018)04-0001-09DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2018.04.00160 Years Technical Achievements and Prospects of BISMECHEN Hu LI Yang（Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100094, China）Abstract The great technical achievements of BISME in 60 years in the field of rocket technology, recovery and landing technology, space optical remote sensing technology, space laser detection technology, aerospace remote sensing technology, space composite molding technology and pyrotechnic technology were presented in the paper. The prospects on future development in these technology fields were analyzed.Key words recovery and landing; optical remote sensing; space laser detection; composite modeling; pyrotechnic technology; achievements; prospects0引言北京空间机电研究所成立于1958年8月，是我国最早从事空间技术研究的单位之一，研究所从探空火箭技术研究起步，先后从事过运载火箭总体技术、卫星总体技术以及载人飞船总体技术研究，目前主要从事航天器回收着陆、空间光学遥感、空间激光探测、航空光学遥感、复合材料结构成型、空间火工装置六大技术领域的研究。

研究所从建所之初的中国科学院1001设计院到上海机电设计院，从第七机械工业部第八设计院到北京空间机电研究所，尽管其隶属关系、名称、地点、研制任务和专业发展几经调整，但研究所建设航天强国、富国强军的初心没有变，争创一流的创新精神没有变。

在中央领导的亲切关怀和上级单位的正确领导下，研究所紧跟时代步伐，开拓进取、顽强拼博，为中国航天取得举世瞩目的成就做出了自己的贡献。

1发展火箭技术，为中国成为航天大国打下坚实基础1958年8月，为了响应毛泽东主席“我们也要搞人造卫星”的号召，研究所的前身中国科学院1001收稿日期：2018-06-052航天返回与遥感2018年第39卷设计院成立，主要承担人造卫星和运载火箭总体设计任务[1]。

同年11月，设计院搬迁至上海，组建上海机电设计院，开始了我国探空火箭技术的研究。

1965年8月迁至北京，开始了我国“长征一号”卫星运载火箭的设计和研制。

（1）探空火箭与气象火箭研究所自行设计的液体探空火箭T-7M于1960年2月发射成功，这是我国液体火箭技术取得的第一个具有工程实践意义的成果，为气象火箭的研制奠定了基础[2]。

从1959~1971年，研究所先后研制了三代气象火箭，分别是液体推进剂气象火箭、固体推进剂气象火箭和小型固体气象火箭，为我国在高层大气研究方面获得了丰富的资料。

（2）实验火箭和取样火箭研究所于1963~1969年，先后研制了生物实验、电离层探测、综合性实验、星载仪器高空实验等火箭，其中，1968年8月发射的一枚串联式三级实验火箭飞行高度达312km，为我国空间科学技术的加速发展做出了贡献。

为满足我国核武器发展的需要，研究所于1967～1985年，先后研制了我国第一代和第二代取样火箭，并多次成功地进行了我国核爆炸试验的取样任务，为我国掌握核武器立下了显著功勋。

（3）“长征一号”运载火箭1965年初，在我国人造卫星事业转入工程研制阶段后，研究所创造性地提出了我国第一种航天运载火箭——“长征一号”的总体方案，实现了地地导弹运载技术和火箭探空运载技术、液体火箭和固体火箭的完美结合。

初样研制的成功，为“长征一号”运载火箭首次发射成功我国第一颗卫星“东方红一号”奠定了坚实的基础。

2自强奋进，引领回收与着陆技术发展航天器回收着陆技术是指利用气动减速装置或着陆缓冲装置，通过特定的控制手段，使需要返回或着陆的航天器（或有效载荷）减速与缓冲，直至按预定的程序和目的地安全着陆和收回的技术。

研究所是我国唯一专业从事航天器回收与着陆技术研究的单位，现已形成集研发、设计、生产、试验、测试于一体的完整工程研制体系，承载并圆满完成了以返回式卫星、载人航天、探月工程等为代表的国家重大工程中的回收与着陆任务。

2.1探空火箭回收，回收着陆技术从无到有回收与着陆技术伴随着研究所探空火箭研制任务的推进而不断发展。

探空火箭的回收可分为箭头回收、箭体回收或两者兼有，回收系统需确保箭头或箭体上的核取样装置、大气探测装置、生物试验对象等有效载荷安全着陆。

通过探空火箭回收，研究所掌握了回收总体技术、平面圆伞技术、弹道设计、系统控制等技术，实现了我国回收着陆技术零的突破。

据不完全统计，从1958~1987年，研究所先后完成了13种型号23种状态探空火箭有效载荷的回收。

回收着陆专业不断完善，研制程序逐步走上了正规，回收着陆技术研制队伍得到了实际锻炼，从而为该技术服务于战略武器、战术武器、卫星和飞船工程奠定了初步基础。

2.2高速数据舱回收，回收系统创新集成化发展在战略战术导弹武器研制中，为了获取导弹再入大气层过程中的各种情况，针对高超声速条件下黑障现象导致的数据无法遥测获取的问题，研究所研制了集成化的数据舱回收系统，包含高速再入的防热舱结构、降落伞系统、火工装置、控制装置等，这是当时我国最全面、最复杂的回收装置。

通过数据舱的回收，研究所突破了高超声速下的防热设计、防热材料以及各类计算难题，掌握了导向面伞等新型降落伞设计技第4期陈虎等: 北京空间机电研究所60年技术成就与展望 3术。

据不完全的统计，截至2018年，研究所完成了7种型号12种状态战略武器数据舱的回收，完成了9种型号10种状态战术武器局部或整体回收，完成了3种型号空投水雷减速稳定系统的研制，为我国的国防装备研制做出了重要贡献。

2.3返回式卫星回收，技术实现新跨越1968年，研究所开始了卫星回收着陆技术的研究。

1976年12月，首次成功完成科学实验卫星回收舱的回收任务，掌握了空间再入返回技术，实现了回收与着陆技术的新跨越。

在返回式卫星回收系统研制中，研究所先后突破了高精度的基于过载时间的回收控制技术、新型高阻力性能环帆伞技术（具备伞顶浮囊，实现水上标位）和无线电回收标位技术，成功研制了起消旋小火箭、无污染弹射筒等一系列空间火工装置，解决了大攻角、大动压再入难题。

截至2018年，研究所共承担了25颗返回式卫星回收系统的研制，确保了各类空间实验载荷安全返回，推动了国家空间科学及应用技术的发展。

返回式卫星的成功回收，使我国成为世界上第三个掌握航天器回收着陆技术的国家，部分技术水平已达到或接近国际先进水平。

2.4 载人飞船回收，高可靠回收着陆技术跻身世界前列从20世纪60年代后期“曙光一号”飞船的酝酿，到80年代“天地往返运输系统”的论证，再到1992年“神舟”飞船回收着陆系统开始研制，研究所打造了国内回收质量最大、着陆速度最低、可靠性安全性最高、系统最复杂的航天器回收着陆系统，使我国航天器回收着陆技术跻身世界前列[3]。

飞船回收着陆系统是目前我国研制的最为复杂的回收着陆系统，研究所在技术方面取得了重大突破：成功研制了1 200m²特大面积降落伞，解决了飞船主伞减速问题；首次采用计算机控制技术，提高了回收着陆程序控制的可靠性；结合飞船气动外形，研制了静压高度控制器，准确实现了大气参数控制；首次采用非电传爆装置来实现火工装置点火，提高点火同步性；首次采用智能式程序控制方案，可适应多轨道多模式的回收；首次运用缓冲火箭对着陆载体进一步减速，瞬时着陆速度小于3.5m/s，达到规定技术指标；实现具有自行检测故障并自动进行主、备切换的功能，大大提高了回收着陆系统的可靠性。

自1999年开始到现在，研究所已完成“神舟”飞船11次回收着陆任务，将11名航天员安全带回地球，圆了中华民族载人航天的梦想。

与此同时，研究所在技术水平、研制能力、试验手段、科技管理水平等方面都迈上了一个新台阶。

2.5超声速进入减速及地外天体着陆技术取得创新突破2013年，研究所研制的伽玛关机敏感器助力“嫦娥三号”圆满完成落月任务，实现了中华民族千年的探月梦想。

2014年，研究所突破了第二宇宙速度再入返回技术，成功实现了探月工程三期飞行试验器的安全回收。

在飞行试验器回收分系统研制中，研究所首创了非平衡开伞载荷设计理念、自适应平衡弹盖拉伞方法，在降落伞尺寸效应机理研究、回收控制集成设计等方面填补了国内空白，降落伞轻量化水平达到国际领先水平。

此外，研究所还承担了我国探月工程二期、探月工程三期月球着陆及起飞综合试验场的建设任务，圆满完成了“嫦娥三号”着陆器、“嫦娥五号”着陆组合体、“嫦娥五号”上升器等关键技术地面验证试验。

目前，研究所正在开展火星进入降落伞减速系统的研究，已经掌握了超声速、低密度、低动压火星降落伞关键技术，并实现了高空开伞试验的成功验证。

2.6 跻身世界先进水平，引领我国回收着陆技术发展随着我国航天事业的飞速发展，未来的自由进出空天、深空探测、战略战术武器威慑与打击等重大战略任务都对回收和着陆技术提出了更高的要求，针对需求，研究所开展了回收着陆核心、关键技术的攻关，突破并掌握了大载质量群伞及着陆缓冲等技术，开展了高超声速充气式再入减速、大型可控翼伞定点归航、可重复空天飞行器水平着陆、空间柔性展开结构等核心技术研究，不断引领我国回收着陆技术的发展。