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2025年06月05日
國際刊號:ISSN1004-3799 國內(nèi)刊號:CN14-1155/G2 郵發(fā)代號:22-101

天舟三號“貨運專列”:隔熱防雨又抗風

2021-09-27 15:34:35 來源:中國青年報作者:邱晨輝

920日,長征七號遙四運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場,托舉天舟三號貨運飛船駛?cè)胩?,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(jù)中國航天科技集團一院長征七號遙四運載火箭結(jié)構(gòu)設(shè)計師姚瑞娟介紹,,火箭飛行過程中,芯級發(fā)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(shè)計如果不夠就會造成結(jié)構(gòu)燒蝕,,而過度設(shè)計又會影響火箭的運載能力。

姚瑞娟說,,于是,,設(shè)計師們創(chuàng)新防熱材料應(yīng)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(tǒng)方法,,在助推器后過渡段噴涂防熱涂層,生產(chǎn)周期較長,。于是,,設(shè)計人員創(chuàng)新思路,將防熱服由“噴”在后過渡段的表面變?yōu)椤芭痹谏砩稀?/span>

設(shè)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(cè)開始“披”上,,在遠離芯級的外側(cè)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(tǒng)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(yīng)用,,后續(xù)還將推廣應(yīng)用于其他型號,。

“防雨衣”

新一代運載火箭發(fā)射場氣候潮濕,降水量大,,全年12小時內(nèi)降水515毫米的中雨較多,。中國航天科技集團一院總體部設(shè)計人員盧松濤說,現(xiàn)役火箭發(fā)射選擇窗口時,,都會避開雷雨天,,而長征七號火箭則能實現(xiàn)中雨發(fā)射,這是因為新一代運載火箭做了“防水”設(shè)計,。

其實,,火箭防水不僅僅是防雨水??催^火箭發(fā)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(jié)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(shè)計中,研制人員遵循“能在單機解決的,,不在系統(tǒng)解決,,能在系統(tǒng)解決的,不在總體解決”原則,,從“產(chǎn)品源頭”解決防水問題,。

在新一代運載火箭設(shè)計之初,防水功能盡量通過結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn),。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(jié)構(gòu)縫隙和結(jié)構(gòu)總體專業(yè)防水,,防水工作量之大可見一斑,。

可抗8級風

文昌航天發(fā)射場有“淺層風”,給長征七號火箭垂直轉(zhuǎn)場帶來挑戰(zhàn),。

中國航天科技集團一院長征七號運載火箭總設(shè)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(zhuǎn)場,?!?/span>

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(fā)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(fā)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”,。“地面感受到的是微風,,火箭一級的地方可能就是‘大風’了,?!?/span>

長征七號火箭型號隊伍為此對火箭局部結(jié)構(gòu)進行了適當加強,并為火箭設(shè)計了一個“防風減載裝置”,。這套裝置采用可伸展的桁架結(jié)構(gòu),,一端固定在活動發(fā)射平臺的臍帶塔上,展開以后另一端與火箭二級發(fā)動機機架接頭對接,,這樣在垂直轉(zhuǎn)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(zhuǎn)場,。


【編輯:關(guān)俊龍】