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助推器首撑“火箭之重” 揭秘长征五号“力士养成记”

www.taihainet.com 2016-11-03 22:25 来源: 中新网

资料图:长征五号运载火箭垂直转运至发射场。 孙公明 摄

  中新网上海11月3日电 (郑莹莹)“十年磨一箭”,中国目前运载能力最大的新一代运载火箭长征五号历经十年研发,3日晚在海南文昌航天发射场成功发射。值得一提的是,长征五号是中国首个采用助推器支撑的捆绑火箭,4个直径3.35米的助推器堪称“四大力士”,首次撑起“火箭之重”。

  中国航天科技集团公司八院承担长征五号助推器的研制任务,该院专家向记者揭秘了“力士养成记”。

  助推“力士”首担“火箭之重”

  四个助推器是长征五号火箭起飞的主要动力源。“力士”的力气有多大?火箭1078吨的起飞推力中,四个助推器提供了90%左右。

  中国的航天史上,助推器担纲如此“重任”尚属首次。传统的捆绑火箭,火箭竖立在发射台上,主要依靠中间的芯级进行支撑,捆绑在旁的助推器不承担支撑力,且只是起飞的“助力者”。

  而长征五号上,如八院805所副所长梁建国所言,在地面的操作和停放阶段,火箭的所有重量,包括风吹过带来的风荷载,都落在助推器“身上”。且在飞行过程中,“助力”变“主力”,助推器承担起全箭90%左右的推力。专家称,长征五号火箭采用了助推器前连接点为主传力的方案,虽然加大了助推器的研制难度,但这一设计有利于降低芯级结构“重量”,提高火箭运载能力。

  “五脏俱全” 加个“大脑”就能飞

  别看四大助推“力士”飞至半空,即完成任务,与芯级解锁分离,其研发制造起来一点也不简单。八院科研一部部长蔡益飞说,除了没有控制系统,助推器“五脏俱全”,相当于一枚单级运载火箭。

  据介绍,4个直径3.35米助推器是目前中国国内最大的低温液体助推器,研制规模与难度远超现役运载火箭一子级。

  “长征五号的助推器,看起来箭体与传统一样,但其实内在都变了,所有的动力、结构、增压、遥测都有,加个‘大脑’(控制系统)就能飞”,蔡益飞表示,长征五号的助推器,无论是设计难度、试验验证难度还是系统构成的复杂度,都要比传统火箭更具挑战性。

  “抠”重量成就“轻身材”

  长征五号的助推器,还有一个特点就是:厚薄不一的“身躯”。

  之所以厚薄不一,是为了让火箭尽量“轻”点。因而,助推器不同高度和周向的结构均不同,助推器荷载大的地方,做得较厚;荷载小处则薄。

  长征五号助推器首次采用了斜头锥和前捆绑主传力结构,当发动机的推力往上传时,推力经过约27.7米的助推器“身躯”,最后集中在斜头锥不足0.1平方米的前捆绑点处,“经过测算,这么块'巴掌大'的地方,实际要承受300多吨的力,传递到芯级上去”,梁建国说。

  “别看它(助推器)个头很大,直径3.35米,长度27.7米,但从航天设计的角度,我们还是会几克几克地去‘抠’它的重量,‘抠’到最精细,‘抠’到最轻,使火箭能提供的运载能力最大”,梁建国说。

  “数字化”节约大成本

  长征五号研发团队全面引入数字化模式,在3D环境中对模型进行虚拟装配,使许多问题得以提前暴露和解决,大大提高了型号研制进度,降低了风险系数。

  梁建国介绍,产品生产出来前,先各自打造三维模型,“在还没有实物生产出来的情况下,‘数字化火箭’已经形成”。

  据介绍,与传统方法相比,取消实物样机,不但给助推器制造节省了上千万元人民币的成本,还大幅缩短了研制周期。(完)

来源:http://www.chinanews.com/gn/2016/11-03/8052740.shtml

 

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