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大火箭顯現“天津元素”
天津北方網訊:“未來中國航天看天津。”這是天津大運載火箭基地每位航天人的堅定信念。“長征七號”首飛後,“長征五號”將於本月底在津完成總裝,下半年完成首飛。“長七”和“長五”新一代火箭的研製成功將極大提升中國自主進入空間的能力,天津大火箭基地承載着中國航天的未來。
天津大火箭基地黨總支書記、工會主席張北軍告訴記者,已經發射成功的“長征七號”以及下半年即將發射的“長征五號”都是一號箭,也就是“遙一”箭,而兩款火箭的“遙二”箭正在天津基地研製生產。“遙一”箭首飛的示範意義更大,證明中國航天事業取得了新的突破;“遙二”箭則要承擔更多的航天試驗任務,像正在生產的“長征七號遙二”箭就要完成搭載貨運飛船的任務。
“長征七號”主要用於爲空間站工程發射貨運飛船,2020年左右我國要在太空獨立搭建空間站,留人駐守,“長征七號”的作用是爲其提供補給。“長征五號”的任務是發射中國未來的空間站,滿足探月探火星以及深空探測的需求,如完成“嫦娥五號”的繞月、落月和返回等。
除了在天津完成總裝測試,“長征七號”和“長征五號”火箭上還有不少“天津元素”,例如,箭體上“中國航天”的醒目大字就來自天津老牌企業“燈塔油漆”,很多零部件都實現了本土採購等。按照規劃,天津大火箭基地將朝着“中國天津國際航天城”目標發展。目前,位於天津開發區的大火箭基地周邊已聚集了19家航天企業,這個數字將會不斷擴大。朝着中國航天先進製造轉化基地的目標,天津正蓄勢沖天。
揭開“數字火箭”神祕面紗
火箭設計堪比“3D電影”
“長征七號”的發射成功,首次揭開了“數字火箭”的神祕面紗,它採用全數字化手段完成研製,突破了三維協同設計、三維設計數據管理及基於三維的流程仿真、飛行綜合性能仿真等多項關鍵技術,打通了從設計到製造的全三維流程。
據瞭解,“長七”火箭在全研製流程沒有一張紙質圖紙,航天科技工作者稱火箭設計從紙質“連環畫”變成了“3D電影”。在生產加工階段火箭實現了“一鍵式”加工。原來,工藝員加工某金屬零部件,首先要根據二維圖紙畫出工序草圖、手工編制工藝規程,然後進行車、銑、鏜等系列工序。現在,從原材料變爲成品,只需按動數控機牀按鈕即可完成,且合格率達100%,可謂是一鍵定“乾坤”。在試驗、裝配階段,“數字火箭”應用了“虛擬現實技術”,對火箭進行虛擬裝配、虛擬試驗,真實模擬火箭實際裝配和試驗環境,提前預見可能發生的問題,確保了火箭試驗、裝配“一次成功”。
採用143項智控軟件
“長七”新大腦更精準
記者瞭解到,“長七”火箭採用我國具有自主知識產權的兩種新型液氧煤油發動機,較常規推進劑比衝提高20%,推力提高了60%,平均成本僅爲常規推進劑的十分之一強,不僅秉承了中國航天綠色環保的發展理念,還降低了成本,提高了火箭性能。
同時,“長七”火箭的外形和我國現有的火箭差別不大,但爲了儲存更多的燃料,提供更強的動力,它的助推器長約27米,接近現役火箭助推器長度的2倍,而這種改變也需要對火箭的設計進行全面的更新。
據介紹,火箭複雜的結構,給火箭的“大腦”控制系統也帶來全新的挑戰。爲了更好控制火箭的飛行過程,將航天器精確送入軌道,火箭控制系統創新採用了143項智能控制軟件,這是現役火箭軟件使用量的30倍以上,大大提高了控制精確度,在每個艙段中安裝控制系統,改變了以往集中處理的方式,減輕了控制系統壓力,標誌我國火箭控制系統已向全面數字化控制模式發展。
給“長七”降火氣
起飛20秒噴400噸水
與其他火箭不同的是,新一代運載火箭發射時發射平臺旁的“大流量噴水降溫降噪系統”要給發射平臺噴水降溫,否則火箭發射臺內部的儀器設備很可能因高溫受影響。
據研發團隊介紹,火箭點火起飛時,箭體尾部噴出的火焰幾乎“直擊”發射平臺,使得發射平臺瞬間接近3000攝氏度,足以溶化絕大多數金屬和非金屬材料,即便火箭發射平臺由特殊材料製成,表面有防熱塗層,也很難承受如此高的溫度。
爲此,發射中採用了國際最先進的噴水降溫法。該技術負責人陳勁鬆告訴記者:“噴水系統分兩級,一級位於發射平臺上,在火箭發動機點火前給發射平臺噴一層5釐米厚水膜,二級位於發射平臺兩旁5米高空,在火箭飛達5米高以後向箭體尾部火焰中心噴水,兩級噴水設施各噴20餘秒,完成400噸的噴水量。”
承擔發射嫦娥五號等任務
“長五”下半年首飛探月
我國目前研製規模和技術跨度最大的航天運輸系統工程——長征五號運載火箭將於今年下半年實施首飛。
長征五號火箭由中國航天科技集團一院天津大運載火箭基地完成總裝,其起飛質量約869噸,具備近地軌道25噸、地球同步轉移軌道14噸的運載能力,與國際上主流運載火箭的運載能力相當,將承擔發射嫦娥五號、空間站核心艙以及火星探測等具有里程碑意義的國家重大專項工程任務。長征五號的首飛成功將大幅提高我國進入太空的能力,對我國探月工程後續任務的推進和空間站工程的實施具有重要意義。