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【新时代新作为新篇章】王者归来!长征五号遥三火箭起飞推力的90%源自“上海制造”
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来源:上观新闻 作者:刘锟 2019-12-27 21:29
摘要:上海航天研制的4个长征五号遥三助推器,是火箭起飞的主要动力源,也是目前国内最大的低温液体助推器。

这一刻注定将被铭记:2019年12月27日20时45分,长征五号遥三火箭在海南文昌发射中心升空,成功将实践二十号卫星送入预定轨道。

随着人类对于宇宙空间的不断探索,世界主要航天强国纷纷推出新一代大型火箭。中国现有运载火箭长征家族原有成员难以面对未来载人空间站、探月、探火等一系列重大工程任务。被亲切地称为“胖五”的长征五号火箭,应时而生,成为我国起飞质量最大、起飞推力最大、箭体结构最大、运载能力最大的运载火箭。

全箭起飞重量约870吨,起飞推力超过1000吨!要实现运载火箭能力的跨越式发展,必须采用全新的技术。相比以往新火箭研发中30%左右的新技术比例,长征五号可以说是另起炉灶,全箭采用了247项核心关键新技术,全箭新研产品比例达90%以上。如此高的新技术比例意味着研制工作量和研制难度增大,也意味着研制风险增大。“胖五”以其5米的箭体直径突破了传统3.35米直径的限制,成为我国箭体直径最大的火箭。而捆绑的4个3.35米直径助推器,用到的120吨液氧煤油发动机,曾被外国专家认为中国即使能设计出来,也不可能制造出来。

垂直转运中的长征五号遥三火箭。

的确,长征五号一路走来并不顺利。在2017年7月的第二次飞行任务中,因为其中一台发动机出现问题而失败。一时的困难,并没有难倒中国航天人,这次遥三火箭的完美表现,是对中国航天人最好的回报。

值得关注的是,由中国航天科技集团上海航天技术研究院抓总研制的4个长征五号遥三助推器,提供了全箭90%的起飞推力,是长征五号火箭起飞的主要动力源,也是目前国内最大的低温液体助推器。

长征五号助推器模块。

其实,这四个助推模块早在2017年7月,就由上海运抵天津厂房。由于长征五号遥二火箭的失利,导致长征五号遥三发射推迟,遥三火箭的四个助推模块由此也存放了近30月。上海航天技术研究院院长张宏俊说,面临我国航天有史以来运载火箭最长的存放时间,上海航天技术研究院研制团队全面分析助推模块长期停放风险,并采取各种措施释放风险、提高可靠性,用上海力量助推长征五号任务取得圆满成功。

面对遥三火箭的严峻考验,长征五号副总指挥兼副总设计师、上海航天科技委常委鲍国苗反复强调:“要把产品当成自己的孩子一样,从零件生产开始直到发射升空,产品研制、存放、复测的整个过程都需要全身心投入去照顾。”

由于这次的存储时间超过以往任何一次,设计师们就像操心的父母,担心着自己的“宝贝”是否“健康”,每月轮流前往天津对助推模块进行常规巡检,全面查看各项数据是否正常。长征五号电气总体主任师王晶晶告诉记者:“我们每6个月会组织一次整箭复测,通常称之为‘动作一次’,就是让阀门进行一次启闭动作、传感器采集一次参数、测量系统传输一次数据……通过‘全身检查’确保产品保持‘健康’状态。”

上海航天科研人员对助推器进行检查测试。

在助推器停放的两年多时间里,团队成员一直在想的是如何提高,做得更优。他们脚步不停,开展了“再分析、再设计、再验证”的“三再”工作,对安溢阀进行改进、将高压电磁阀活门结构增加金属材料、增加止推支架等等,进一步提升产品的寿命和可靠性。

长征五号助推模块采用了120吨大推力液氧煤油发动机,其产生的最高压强达500个大气压,要控制好这种压力,火箭的“增压输送系统”十分关键。“增压输送系统”主要承担着为推进剂贮箱增压、为发动机输送推进剂的角色。高压电磁阀,是增压输送系统中多个启闭阀门中的一个,由电导通来控制,打通或切断增压通道,对增压输送系统正常工作起着决定作用。

助推器在垂直厂房内进行总装。

在长五遥三合练箭进行多次试验后,设计师发现电磁阀非金属部分容易出现凹坑,这将影响电磁阀打开关闭的时间比原先的长,存在一定的隐患。阀门专业设计师马上投入更改设计工作,研制出“不锈钢基体+非金属”复合结构。但更改部分的结构仅有几个毫米,在这个不到一节小拇指大小的零件上,需要加工出尺寸精密的凹槽,并进行非金属的镶嵌,“螺丝壳里做道场”就是它的真实写照。

通过仿真分析、试验验证,上海航天人最终解决了凹坑隐患,提高了电磁阀的可靠性,为保成功又增加了一分支撑,犹如在摩天大厦上增加了一粒砂。但火箭发射的成功,正是依靠这样许许多多微不足道的细如少尘的改进,才支撑起了中国航天发射“大厦”。

栏目主编:刘锟 文字编辑:刘锟 题图来源:马骥 摄影
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