【世界報(bào)資訊】硬核長(zhǎng)五B的溫柔一面：歡迎“問(wèn)天”乘坐“頭等艙”

火箭就像太空列車(chē)，為每一名前往太空的“乘客”提供“頭等艙”的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，讓乘客舒心滿(mǎn)意地乘坐。

大暑時(shí)節(jié)、又在低緯高溫之地發(fā)射，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙（以下簡(jiǎn)稱(chēng)問(wèn)天）前往太空旅程的過(guò)程中，長(zhǎng)五B火箭又提供了哪些不一樣的精細(xì)化服務(wù)和保護(hù)呢？

(相關(guān)資料圖)

長(zhǎng)征五號(hào)B遙三運(yùn)載火箭

“問(wèn)天”會(huì)熱得“出汗”嗎？

長(zhǎng)五B火箭整流罩直徑超過(guò)5米、高度超過(guò)20米，相當(dāng)于一節(jié)動(dòng)車(chē)車(chē)廂，在國(guó)內(nèi)現(xiàn)役火箭中算得上頭等的充裕空間。

“問(wèn)天”是我國(guó)目前發(fā)射的重量最大、包絡(luò)尺寸最大的載荷。長(zhǎng)五B遙三火箭結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)師王乾說(shuō)，生產(chǎn)初期，研制團(tuán)隊(duì)采用三維視覺(jué)掃描等技術(shù)，對(duì)整流罩以及“問(wèn)天”的尺寸精準(zhǔn)仿真，反復(fù)詳細(xì)校核，確認(rèn)了關(guān)鍵位置的安全間隙，確保在飛行、分離的過(guò)程中，“問(wèn)天”享有足夠的空間。

7月的文昌航天發(fā)射場(chǎng)烈日炎炎，“問(wèn)天”坐在整流罩里，也會(huì)熱得“出汗”嗎？

王乾說(shuō)，不同于常規(guī)整流罩的一個(gè)送風(fēng)口，長(zhǎng)五B火箭整流罩設(shè)置上下兩路送風(fēng)口擴(kuò)大供風(fēng)量，滿(mǎn)足超大空間送風(fēng)要求，確保罩內(nèi)始終保持適宜的溫濕度標(biāo)準(zhǔn)。

火箭飛行過(guò)程中要承受非常惡劣的熱學(xué)環(huán)境、力學(xué)環(huán)境和噪聲環(huán)境，長(zhǎng)五B火箭整流罩采用流線(xiàn)型的馮·卡門(mén)曲線(xiàn)外形，大大降低了火箭在大氣飛行中的氣動(dòng)加熱，保護(hù)問(wèn)天免受飛行環(huán)境的干擾。研制人員還在整流罩的外側(cè)粘接了軟木隔熱材料，進(jìn)一步減輕穿越大氣層時(shí)的炙熱。

前不久，在星罩組合體轉(zhuǎn)運(yùn)和火箭轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)過(guò)程中，長(zhǎng)五B全程冷鏈運(yùn)輸，持續(xù)保證空調(diào)向罩內(nèi)輸送常溫干燥空氣，保障問(wèn)天的舒適度。

此外，大推力直接入軌、起飛時(shí)間偏差修正，優(yōu)化發(fā)射流程、遠(yuǎn)程測(cè)試網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)和手段的應(yīng)用，也都是研制人員為這位重要“乘客”的貼心付出。

“大沙發(fā)”護(hù)送有保障

艙箭分離后，細(xì)心的小伙伴們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，在問(wèn)天的尾部，有兩條圓形的框架，就好像實(shí)驗(yàn)艙坐在什么東西上……

這其實(shí)是個(gè)“大沙發(fā)”！它由兩條圓形隔沖框組成，內(nèi)部引入了“顆粒阻尼”等新技術(shù)，讓分離沖擊在顆粒體的摩擦和碰撞中，迅速地耗散動(dòng)能，沖擊被降低10倍左右，“坐”起來(lái)更舒適。

問(wèn)天被送到預(yù)定位置后，就要與火箭分離，也就是“到站下車(chē)”。這個(gè)“下車(chē)”可是有講究的。

中國(guó)航天科技集團(tuán)一院產(chǎn)品化副主任設(shè)計(jì)師孫璟說(shuō)，為了讓空間站艙段能夠安全“下車(chē)”， 研制團(tuán)隊(duì)研制了一項(xiàng)新的艙箭分離裝置，既能“綁”得住大直徑的空間站艙段，又能快速、可靠、無(wú)污染分離。

但是，在做分離試驗(yàn)時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)新型分離裝置對(duì)分離面的瞬間沖擊高達(dá)30000G！這是什么概念？相當(dāng)于重量1噸的汽車(chē)以每小時(shí)100千米的速度撞向墻面時(shí)所產(chǎn)生的沖擊力，足以讓車(chē)和墻瞬間粉碎。

行不通。因?yàn)榭臻g站艙段有許多陶瓷、光學(xué)器件，這樣做有可能損壞較脆的零部件。

孫璟介紹，研制團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，在不改變艙箭連接形式的同時(shí)，改善了艙箭之間的連接受力情況，解決了沖擊問(wèn)題。

在長(zhǎng)五B的細(xì)心呵護(hù)下，問(wèn)天踏上了探索星河霄漢之旅。期待它把滿(mǎn)天神話(huà)變成現(xiàn)實(shí)。

延伸閱讀

長(zhǎng)五B為首次執(zhí)行交會(huì)對(duì)接任務(wù)“練”本事

從“串聯(lián)”到“并聯(lián)”

本次發(fā)射任務(wù)是我國(guó)首次5米直徑的大推力運(yùn)載火箭進(jìn)行零窗口發(fā)射，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙上天后需要和天和核心艙進(jìn)行交會(huì)對(duì)接。而長(zhǎng)五B是低溫火箭，面臨著低溫推進(jìn)劑加注問(wèn)題和復(fù)雜的射前流程，相比常溫火箭難度大得多。

一院長(zhǎng)五B火箭副總設(shè)計(jì)師婁路亮表示，各系統(tǒng)只能按時(shí)序完成射前指令，把時(shí)間消耗在等待上一流程上。

“我們將各系統(tǒng)耦合性高的工作由‘串聯(lián)’變?yōu)椤⒙?lián)’，為火箭發(fā)射前預(yù)留了2.5分鐘的故障處理時(shí)間。”一院長(zhǎng)五B火箭總體副主任設(shè)計(jì)師劉秉介紹。

從“追火車(chē)”到“乘高鐵”

此次長(zhǎng)五B首次執(zhí)行快速交會(huì)對(duì)接任務(wù)，要求火箭以更高的發(fā)射和飛行可靠性實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)點(diǎn)發(fā)射、準(zhǔn)確入軌，將問(wèn)天艙準(zhǔn)確送入與核心艙共面、共軌的轉(zhuǎn)移軌道。這就像火車(chē)到站，以前乘客需要“追火車(chē)”才能找到自己的車(chē)廂，現(xiàn)在的高鐵都是精準(zhǔn)對(duì)標(biāo)到地標(biāo)。

從“追火車(chē)”到“乘高鐵”，入軌精度偏差縮小為空間站艙段交會(huì)對(duì)接提供了更好的保障，但是也對(duì)火箭的動(dòng)力、結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)偏差控制水平提出了新的和更高的要求。

據(jù)一院長(zhǎng)五B火箭軌道設(shè)計(jì)師王建明介紹，“‘窄窗口’點(diǎn)火可以提升火箭點(diǎn)火可靠性，為克服地球自轉(zhuǎn)影響，則需要通過(guò)箭上具備起飛時(shí)刻偏差修正能力”。

點(diǎn)火后，火箭依靠更先進(jìn)的制導(dǎo)技術(shù)不斷調(diào)整彈道，直奔空間站。一院火箭科普專(zhuān)家錢(qián)航說(shuō)：“這有點(diǎn)像汽車(chē)的自動(dòng)駕駛技術(shù)，只是長(zhǎng)五B這輛‘汽車(chē)’，重達(dá)數(shù)百?lài)崱r(shí)速不可估量，要做到‘自動(dòng)駕駛’可不容易。”長(zhǎng)五B創(chuàng)新運(yùn)用姿態(tài)控制增益優(yōu)化和復(fù)合制導(dǎo)方法，從而提高了火箭姿態(tài)控制精度。

從“大包小裹”到“輕裝上陣”

作為目前我國(guó)近地軌道運(yùn)載能力最大的火箭，長(zhǎng)五B近地軌道運(yùn)載能力超過(guò)23噸。此外，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙與空間站天和核心艙交會(huì)對(duì)接形成組合體，需要艙段消耗燃料來(lái)變軌滿(mǎn)足對(duì)接要求，會(huì)造成運(yùn)載能力的損失。

為了能搭載更多的推進(jìn)劑、生活物資等維持空間站在軌運(yùn)營(yíng)，長(zhǎng)五B團(tuán)隊(duì)對(duì)火箭的運(yùn)載能力進(jìn)一步評(píng)估、折算，扔掉箭體中的“累贅”，釋放了更大的運(yùn)載能力。

“如果把發(fā)射火箭比作游客出行，那么以前就是出遠(yuǎn)門(mén)，需要攜帶大包小裹來(lái)保障衣食住行之需，而現(xiàn)在更像是臨時(shí)出差，輕輕松松帶上必備物品就可以出發(fā)了。”劉秉這樣比喻。

標(biāo)簽： 運(yùn)載能力 姿態(tài)控制 分離裝置