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          天舟三號“貨運專列”:隔熱防雨又抗風

          发布时间 2021-09-27 21:00:43 近日浏览 80920
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            天舟三號“貨運專列”:隔熱防雨又抗風

            9月20日,長征七號遙四運載火箭在中國文昌航天發射場,托舉天舟三號貨運飛船駛入太空,成功將其送入預定軌道,中國“天宮”空間站迎來新的訪客。

            航天員要在空間站長期駐守,吃、穿、用乃至呼吸所需的物資,空間站維持正確軌道所需的燃料都要靠貨運飛船運送。為了保障“太空快遞”在運輸過程中的安全,中國航天科技集團一院研制人員特別將火箭打造成防熱、防雨、防風的“貨運專車”。

            “防熱服”

            據中國航天科技集團一院長征七號遙四運載火箭結構設計師姚瑞娟介紹,火箭飛行過程中,芯級發動機會噴出熾熱的火焰,此時,助推器后過渡段要承受噴焰回卷的強熱流,其熱防護設計如果不夠就會造成結構燒蝕,而過度設計又會影響火箭的運載能力。

            姚瑞娟說,于是,設計師們創新防熱材料應用和安裝方式,將像“開衫”一樣的特制防熱毛氈“披”在火箭助推器上,不僅重量更輕,而且防熱效率也更高。

            她告訴記者,如果采用傳統方法,在助推器后過渡段噴涂防熱涂層,生產周期較長。于是,設計人員創新思路,將防熱服由“噴”在后過渡段的表面變為“披”在身上。

            設計人員采用耐高溫的材料,給助推器做了一塊柔性防熱毛氈。它有“里”、有“面”、有夾層,從靠近芯級的一側開始“披”上,在遠離芯級的外側開口,就像一件“開衫”一樣包裹助推器,使后過渡段免受大火“烤”驗。

            姚瑞娟說,采用傳統的防熱方式,在助推器上整體噴涂防熱涂層,重量在70公斤至100公斤之間,而新型防熱毛氈重量只有20公斤左右,重量減輕約75%,且防熱效果更好。柔性防熱毛氈已在長征七號火箭上成功應用,后續還將推廣應用于其他型號。

            “防雨衣”

            新一代運載火箭發射場氣候潮濕,降水量大,全年12小時內降水5至15毫米的中雨較多。中國航天科技集團一院總體部設計人員盧松濤說,現役火箭發射選擇窗口時,都會避開雷雨天,而長征七號火箭則能實現中雨發射,這是因為新一代運載火箭做了“防水”設計。

            其實,火箭防水不僅僅是防雨水?催^火箭發射的人都見過加注后的火箭,受低溫推進劑的影響,箭體表面的溫度低,冷凝水像下雨一樣順著箭體流下來,這也是火箭要防的水。除此之外,箭壁、管路上的冷凝水還可能結冰,冰融化又會形成冰霜融化水等。

            火箭如何防水?盧松濤說,在防水設計中,研制人員遵循“能在單機解決的,不在系統解決,能在系統解決的,不在總體解決”原則,從“產品源頭”解決防水問題。

            在新一代運載火箭設計之初,防水功能盡量通過結構設計實現。盧松濤稱,長征七號火箭僅電連接器防水部位就有千余處,這還不包含電纜本體、電纜進出口、儀器本體、儀器與結構縫隙和結構總體專業防水,防水工作量之大可見一斑。

            可抗8級風

            文昌航天發射場有“淺層風”,給長征七號火箭垂直轉場帶來挑戰。

            中國航天科技集團一院長征七號運載火箭總設計師程堂明說,“為了提升抗風能力,我們給長征七號火箭裝上了‘防風減載裝置’,這樣一來,即使遇到8級大風天氣,火箭依舊可以轉場!

            一般情況下,陸地上最大的風級為9級,氣象學上,8級以上的風便達到“大風”級別。每年8月至11月,文昌發射場會受到強熱帶風暴和臺風影響,由于臨海,風速隨著距地面高度的增加而越來越大。

            程堂明說,文昌發射場距地面五六十米高的地方的風速要遠高于地面風速,我們將這種隨距地面高度而變化的風稱為“淺層風”!暗孛娓惺艿降氖俏L,火箭一級的地方可能就是‘大風’了!

            長征七號火箭型號隊伍為此對火箭局部結構進行了適當加強,并為火箭設計了一個“防風減載裝置”。這套裝置采用可伸展的桁架結構,一端固定在活動發射平臺的臍帶塔上,展開以后另一端與火箭二級發動機機架接頭對接,這樣在垂直轉場過程中,將火箭與臍帶塔連接起來,能夠顯著降低火箭受到的風載。

            程堂明說,有了“防風減載裝置”,長征七號火箭便不怕“大風”天氣,可全天候轉場。

            中青報·中青網記者 邱晨輝 來源:中國青年報 【編輯:張楷欣】

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