全球看點：火箭也要“身材管理”？“胖五”首次公布“減脂塑形”小秘訣

10月31日，由中國航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院（以下簡稱“火箭院”）抓總研制的長征五號B遙四運載火箭（以下簡稱“長五B”火箭）將夢天實驗艙準確送入預定軌道，發射取得圓滿成功。

(相關資料圖)

在它秀出“身姿和肌肉”的重要時刻，可別忘了作為我國現役火箭中最強壯的系列火箭，它還是一位“瘦身達人”。

為什么“長五B”火箭也要做“身材管理”？它有哪些“小秘訣”？

火箭也逃不過嚴格的“身材管理”

作為進入太空的運載工具，運載火箭是一切太空活動的前提和基礎。也就是說，火箭自重越輕，能夠“舉”起的東西就越大，運載能力和價值也就越大。

長五系列火箭為了成為更完美的“大力士”，火箭不斷從自身下功夫，減輕自重。

想減重，體脂率是一個重要指標。火箭的“體脂率”計算包含了火箭結構的海量數據。火箭院總體設計部三室強度組副組長吳浩介紹，長五系列火箭結構構造復雜，每一個部段都由眾多零部件組成，每個零部件又包含多個參數，這些參數既要考慮重量，又要考慮結構強度，為“減重”設計帶來很大困難。不過，研制團隊通過不斷努力，憑借海量的參數優化和仿真分析，為火箭各個部段關鍵零部件計算出最優“體脂”參數。

最后，就是我們現在看到的長五系列火箭。它的起飛重量雖然有800多噸，但其自身的重量卻只占約10%。有的部位甚至如雞蛋殼一樣薄，但又不妨礙它結實堅固。

一點“贅肉”不能有，“局部塑形”很重要

根據體脂參數，火箭整體結構減無可減后，長五系列火箭開始局部塑形。

“復合材料夾層結構就像箭體局部塑形的手術刀，這把手術刀不但要給‘胖五’瘦身，還要給‘胖五’健體。”航天材料及工藝研究所型號專項副主任工程師李桂洋介紹。

就拿空間站艙段的“專屬座駕”——“長五B”火箭來說，箭的芯一級尾段底板位于箭體最后，不僅是發動機艙，當火箭豎立在發射臺上時還能起到支撐作用。“這塊底板原重有700公斤以上。我們制定了專屬的‘瘦身’方案，利用壁厚毫米級的鋁蜂窩結合輕質高強碳纖維復合材料使底板在滿足結構剛度和承載能力的情況下，實現一級尾段減重約400公斤，材料上薄如蟬翼，結構上堅如磐石。”李桂洋說。

火箭的每一個局部，研制人員都沒放過，就連“乘客”的“座椅”也經過了反復精簡。

“長五B”火箭托舉的“乘客”都超過22噸，相較傳統的“座椅”，必須同時兼顧承載力的提升和結構重量降低的目標。李桂洋介紹，僅僅在結構材料的選取上就有數百種組合方式需要驗證，團隊在經過一輪輪方案論證、一次次的工藝驗證、一級級的考核試驗后，最終突破了瘦身減重的關鍵技術，確保“座椅”的高質量和輕盈性。值得一提的是，團隊針對大型“座椅”結構實施“精準”塑形手術，“座椅對接面”實現近凈尺寸成型，也解決了大型“座椅”的塑形成本問題。

減“脂”不減“肌”，火箭能力并不低

科學減重的好處就是，火箭雖然“瘦”了不少，但絕不會弱不禁風。科研人員為火箭設計不少巧妙的結構，能讓火箭的“肌肉”非常發達。

這得益于長五系列火箭每個助推器與芯級之間的主捆綁接頭。“我們為主捆綁接頭創新設計了一個鏤空三角形結構，用料少，傳力優，還能夠讓每個‘瘦身’約50公斤的捆綁接頭受力達幾百噸。”吳浩說，我國的高鐵、新能源汽車、冬奧頭盔等產品也有應用這些“火箭瘦身”的方法，讓它們獲得精干體型，纖瘦而結實。

標簽： 運載火箭 復合材料 以下簡稱