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新火箭新“技能”:详解长五B四大“黑科技”

来源:http://www.212home.cn  日期:2020-05-08



        人民网北京5月5日电5月5日,跟着海南文昌航天发射场一道烈焰划过天边,长征五号B遥一运载火箭发射成功,将新一代载人飞船实验船及返回舱实验舱的组合体送入预订轨迹。

        长征五号B火箭为了当好运送空间站舱段的“专属列车”,其抓总研发单位航天科技集团有限公司所属我国运载火箭技能研究院翻开了多项技能攻关和立异,把握了一批具有自主知识产权的中心技能。

        长征五号B运载火箭总指挥王珏标明,作为专门为载人航天工程空间站制作而研发的一型新式运载火箭,长征五号B火箭的首飞成功,标志着空间站工程制作进入了本质阶段。

        “黑科技”一:超大整流罩研发

        整流罩是运载火箭的重要组成部分,用于维护卫星或其他有用载荷免受气动力、气动加热及声振等有害环境的影响。长征五号B火箭具有目前我国最长最大的整流罩,整流罩长度抵达20.5米、直径5.2米,相当于六层楼的高度,如此广大的空间,也是为了发射空间站中心舱和实验舱而量身打造的。

        据了解,为了改进气动特性,长征五号B火箭整流罩选用流线型的冯?卡门曲线外形,能够更好的减小空气阻力,减轻载荷影响。冯?卡门曲线是一种非线性曲线,依照冯?卡门曲线制作的整流罩翻开之后并不是一个平面,而是立体的,制作难度高于锥形整流罩。

        作为我国长度最长、分量最重的整流罩,另一个技能难点在于怎样做到安全可靠的别离。经过多计划比较,究竟供认了选用旋转式别离计划,经过许多的仿真剖析、预示,对整流罩别离计划进行点评,并屡次翻开了整流罩别离实验,有用验证了规划正确性和各体系接口协调性。

        “黑科技”二:验证“零窗口”发射技能

        火箭发射窗口是指容许火箭发射的时刻规划,一般是依据卫星或飞船入轨要求以及多种约束条件归纳权衡后供认的,比方,卫星的轨迹精度要求、地球与行星的相对方位要求等等。“零窗口”是指发射时刻规划为零的发射窗口,也便是要求火箭有必要分秒不差的焚烧升空,在发射天宫一号及斗极导航卫星时都早年施行过“零窗口”发射。

        作为未来发射空间站中心舱和实验舱的火箭,空间站交会对接使命对长征五号B火箭提出了“零窗口”发射的需求,发射时刻精度差错要操控在1秒以内。尽管不是榜首型施行“零窗口”发射的火箭,但作为选用液氢、液氧等低温推进剂的“冰箭”,长征五号B火箭的“零窗口”发射有着更高的技能含量和更大的技能难度,也创始了新一代运载火箭“零窗口”发射的先河。

        为了做到“零窗口”发射,火箭各体系要保证在焚烧前一段时刻就完结各项预备,以预备好的状况等候焚烧。因为低温推进剂加注后会不断的“蒸腾”损耗,因而,发射预备好的状况并不是越早越好,而是要严峻依照时刻要求精准的完结,而且充沛做好应对各种或许状况的作业预案。作为我国最杂乱的运载火箭,长征五号火箭发射前十分“繁忙”,任何一处纤细的差错都或许构成发射流程的推延,然后影响“零窗口”的完结。

        长征五号B运载火箭总规划师李东介绍,研发团队从体系发射可靠性前进和发射流程优化两个方面翻开了作业。经过翻开可靠性实验和剖析作业,完结了要害体系可靠性前进;经过射前流程优化,进一步前进了各体系关于“零窗口”发射的适应性。

        “黑科技”三:大直径舱箭别离

        空间站舱段和长征五号B火箭的联接接口直径跨越4米,“乘客”和火箭的别离不是“下车”那么简略,需求考虑可靠性、冲击环境等多个方面的要素,既要保证安全别离,又要尽量将别离进程中呈现的冲击环境等倒运影响降到最低,形象一点说,要像把婴儿抱出婴儿车那般轻柔、慎重的完结空间站舱段与火箭的别离。

        长征五号B火箭研发团队环绕下降和改进冲击环境翻开了专题攻关,对多种降冲击计划进行比较和实验后,选用了“隔冲框+阻尼盒”的降冲击计划,并应用了“颗粒阻尼技能”。

        “颗粒阻尼技能”是一种新式振荡被逼操控技能,经过颗粒体和阻尼器构成一个耦合、关闭的非线性体系,依托冲突和非弹性磕碰,迅速地耗散动能,完结减振降噪的作用。经过实验验证,舱箭别离界面的别离得到有用改进,空间站舱段能够在“下车”进程中感受到火箭的“温顺”。

        “黑科技”四:大推力直接入轨

        作为一级半构型的火箭,长征五号B火箭没有独自的调姿和末速修正体系,而是运用一级火箭直接将有用载荷送入预订轨迹。在一级发动机关机时,约140吨的推力在几秒钟之内消失,相当于一辆高速行驶的火车遽然“刹车”,还要稳稳停靠在指定方位。

        为了满意入轨精度、别离安全等方面的更高要求,研发团队翻开了入轨姿势操控、入轨精度操控、别离安全操控等方面的技能攻关。

        李东介绍,经过选用姿势操控增益优化和复合制导办法,前进了火箭姿势操控精度,下降了制导差错对精度的影响,使火箭在别离时处于最佳“姿势”和最准方位。一起,设置了2枚离轨火箭,使火箭一级箭体能够及时避开空间站舱段的轨迹面,前进了舱箭别离的安全裕度。

        由此,长征五号B火箭成为榜首型只靠助推及一级飞翔就能完结有用载荷准确入轨的火箭。

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