我国首型4米级直径液体运载火箭长征十二号在海南商业航天发射场首飞成功。在浩瀚的宇宙探索征途中，运载火箭作为人类通往星辰大海的“使者”，承载着航天的梦想与希望。而在这背后，是无数科研人员夜以继日的辛苦付出。为了保证首飞任务圆满成功，中国航天科技集团有限公司八院控制所的火箭控制系统研制团队主动创新求变应对全新挑战，集智攻关解决重大难题，严慎细实打造过硬质量，为我国航天事业再立新功。
创新求变，敢为人先
长征十二号运载火箭采用3.8米箭径、两级构型和“三平”测发模式，箭体结构简单，测发效率高，测试周期短，是八院新一代主力中型火箭。其主要特点是低成本商业化，瞄准未来商业发射市场。控制所承担了火箭的“大脑”控制系统的抓总研制工作。贺从园作为控制系统负责人，见证了火箭从项目预研论证、立项、研制到首飞成功的全部成长历程。当前商业航天发展如火如荼，发射市场需求迫切，如何降低发射成本，打造一款极具竞争力的商业火箭是破局的关键。要回答好高可靠低成本这个核心命题，不是一件容易的事。
控制系统团队在设计之初就将“高可靠低成本”这个理念贯彻到底。他们敢于打破传统思维束缚，勇于挑战技术难题。在充分继承成熟火箭的基础上，又在低成本方面反复求索。在一轮又一轮的论证中，大家大胆创新，小心求证，真正做到技术见底。团队在传统的控制系统基础上进行整合化简，拓展元器件选型目录，优化系统配置。最终确定了以“高速总线技术”“单总线多RT冗余技术”“箭上操作系统”“箭上自主闭环测试”“箭地网络通信一体化”“伺服机构轻质化集成技术”为代表的控制系统技术路线。
作为控制系统型号负责人，贺从园时刻把新技术牵引作为自己的使命。长征十二号作为八院目前长细比最大的火箭，刚晃弹箭体特性耦合严重，小摆角配置下控制能力受限。为了增强控制系统稳定性，提升火箭在复杂飞行环境下控制品质，他带领团队调研了大量国内外先进的火箭控制技术。他经常告诉团队成员：“我们研制一款新的火箭，总要有点自己的新东西，技术不能总是原地踏步，要敢于创新突破。AAC自适应增广控制、主被动减载控制、干扰在线辨识与补偿控制这些好的技术我们一定要上。”历经四年研制，他牵引的许多新技术已经在其他型号上得到了应用和验证，曾经的想法已经遍地开花结果，火箭的智能化水平正在显著提升。
集智攻关，凝聚智慧
机遇与挑战总是并存的，在研制过程中，团队坚持集智攻关，凝聚全体队员的智慧和力量，共同攻克了一个又一个技术难关。
面对大长细比、刚晃弹耦合严重、小摆角配置下控制能力受限等难题，团队采取了多种新技术来增强控制系统稳定性。新技术往往伴随着新风险，如何把技术吃透，真正为型号带来帮助是摆在设计师刘思面前的一道难关。“虽然AAC自适应控制、主动减载、伺服故障诊断与重构技术已经在其他型号飞行验证过了，但是我们型号有自己的特点，完全照搬肯定行不通。”作为一名经验丰富的“老法师”，在研制初期刘思就敏锐地识别到问题所在。于是她埋头苦干，将每一项技术掰开揉碎，弄清楚机理，针对自己型号特点量体裁衣——AAC在传统型号侧重弹性抑制，长征十二号则更侧重大干扰下的稳定性；在主动减载基础增加了干扰在线辨识与补偿控制，进一步提升减载效果。
根据火箭商业属性和追求技术先进性目标，马晓峰率先提出全箭采用综合电子技术的概念。综合电子技术核心思路对全箭功能整合，采用通用化模块，通过高速总线将不同电子系统交联成一个综合体，打破单一子系统只完成特定功能的状态，实现全箭硬件资源综合、信息综合。综合电子技术蓝图绘好了，怎么干却成一大难题。由于传统型号没有相关经验借鉴，大家只能边干边总结，边总结边改进。团队成员充分发挥各自所长，大力协同，攻克难关。张鹏、肖剑主动挑起了高速总线攻关重担，马晓峰、居明浩则投入到全箭综合电子架构设计与功能整合中。历经2年攻关论证和迭代改进，确定了单总线多RT冗余技术方案，比传统型号减少了总线和分布式单机数量，降低了控制系统成本和复杂度。
不积跬步无以至千里，控制团队发挥水滴石穿的精神，锚定技术蓝图一点点攻克改进。从量变到质变，长十二控制系统焕然一新。控制中心采用标准化CPU模块，插装式构型，能够即插即用，兼顾了扩展性和维修性；箭地网络通信一体化打通了箭地交互的信息高速公路，传统箭地数据交互要20多分钟，如今在几秒钟内便能完成；箭上闭环测试更加贴近实际飞行场景，真正做到像飞行一样测试；一级伺服机构采用轻质化集成技术，创新性采用了分布式布局，一台电机泵测试油源可同时为四台伺服机构提供测试能源，减少电机泵数量，大大降低了全箭伺服产品重量。
为了保证飞行软件在操作系统中运行不出问题，软件设计师桑小冲下足了苦功夫，他把操作系统的设计架构、接口函数梳理的明明白白，与操作系统设计师一起优化迭代。他经常说：“只有搞清楚软件运行的环境，才能避免不出错。飞行软件是成败关键，首次上操作系统，绝不能在我手上出问题。”在攻关单总线多RT新架构带来的故障冗余切换难题时，他时常拉着队员讲冗余切换方案，他说只有给大家讲明白了，才能证明方案没有漏洞。他的较真态度和技术水平得到了型号两总的一致好评。主机软件负责人于丹丹敢于坐住坐稳冷板凳，默默耕耘，只用两年时间就践行了诺言。为了缩短了飞行软件开发时间，软件团队积极开展型号软件重用库的建设，代码重用率达到90%以上。
严慎细实，追求极致
作为控制系统型号负责人，贺从园始终要求大家把工作做细做实。对火箭控制系统研制团队来说，他们也深知每一个细节的完善，都可能对火箭的发射成功产生至关重要的影响。因此在控制系统的设计、验证、测试的各个环节，控制团队都努力做到极致。
在方案论证设计过程中，团队进行了多方案的对比论证，确保技术为最优选择；对每一个设计参数都进行了仿真考核，保证参数设计的正确性；同时对多种复杂工况开展打靶仿真，全方位考核算法的适应性。除了常规设计外，设计师刘思从设计源头出发，开展设计结果与其他型号的横纵向对比，对有差异的地方反复求证，刨根问底。面对起飞弹性幅值偏大问题，刘思主动作为，识别可能存在的风险，与总体开展模型优化迭代，确保设计可靠。在验证环节，于亚男带领半实物团队完成了半实物仿真环境的搭建，在两个多月时间里，开展了多轮仿真测试，对正常工况、边界工况和专项技术开展了仿真验证摸底，试验项目多达两百余条。
试验过程中不放过任何一个现象，对每一条试验数据仔细分析，不留隐患。在测试环节，针对飞行软件的每个功能设计测试用例，做到功能分支全覆盖，飞行流程全覆盖。针对操作系统开展强化测试，累计连续无故障运行时间超过500个小时，确保操作系统稳定可靠。
当得知型号要在海南执行任务时，控制系统又针对海南特有的湿热、盐雾环境开展多轮风险辨识，加强单机环境适应性考核。团队在型号研制过程中，把遇到的每一个大大小小的问题和现象，整理成问题清单，定期组织复盘。
回顾奋斗历程，长征十二号控制系统团队以其卓越的创新能力、强大的攻关实力和严慎细实的工作作风，确保了控制系统自身稳妥可靠，在首飞任务中交出了满意的答卷。团队也深知，面对日益激烈的竞争和未来高密发射的态势，必须时刻保持清醒的头脑，戒骄戒躁，砥砺前行，用空杯的心态完成好后面的每一发任务，迎接新的挑战。
作者：湛康意 史博臻
文：湛康意 史博臻图：胡志鹏 吴佳栋编辑：张懿责任编辑：戎兵
