礼品单:解码长征五号B火箭:四大“黑科技”打造空间站“专属列车”

  中新社北京5月5日电(蒋哲郭朝凯)5月5日18时,长征五号乙运载火箭在中国文昌航天发射场点火,上升0+,成功将新一代载人飞船测试船和柔性充气货物返回舱测试舱送入预定轨道,首次飞行任务圆满成功。

  长征五号乙运载火箭是由中国航天科技股份有限公司下属的中国运载火箭技术研究所研制的。这是中国第一个采用第一级半构型的新一代大型液体运载火箭,是为中国载人空站项目专门研制的。

  图为长征五号乙运载火箭用滕空点火。罗给拍了照,要把“专列”运送到空站的车厢里。长征五号乙运载火箭进行了一系列技术突破和创新,掌握了一批具有自主知识产权的核心技术。记者采访了相关专家,解读长征五号乙火箭的四大“黑色技术”:

  “黑色技术”之一:超大整流罩的开发

  长征五号乙火箭的整流罩直径5.2米,长20.5米,相当于一座六层楼的高度。这是目前中国最大的整流罩,专门为0+舱的装载而设计。

  为了改善气动特性,火箭整流罩采用流线型冯卡门曲线形状,可以更好地减小空空气阻力,降低载荷效应。同时,整流罩分离采用旋转分离方案,确保超大整流罩能够安全可靠地分离。

  -“黑色技术”二:“零窗口”发布

  为了满足0+站交会对接的要求,长征5号乙火箭需要在“零窗口”发射,发射时间误差应控制在1秒以内。长征五号乙火箭作为我国首枚“零窗口”发射的低温火箭,需要综合权衡低温推进剂“蒸发”的“推进”与“消耗”的关系。

  长征五号乙运载火箭的总设计师李东说,该研究小组通过可靠性分析和测试,实现了关键系统可靠性的提高。通过优化预发射过程,提高了每个系统对“零窗口”发射的适应性。

  图为长征五号乙运载火箭在飞行。罗·摄影——“黑色技术”之三:大直径舱箭的分离

  空站舱段与长征5号乙火箭连接接口直径超过4米。在座舱和火箭分离时,需要考虑许多因素,如可靠性和冲击环境。有必要确保安全分离,并将分离过程中对环境影响等不利影响降至最低。

  为此,研究团队采用了“冲击隔离框架+阻尼箱”的减震方案,并应用了“颗粒阻尼技术”来达到减振降噪的效果。经过试验验证,舱-火箭分离界面的分离得到了有效改善。

  -"黑色科学和技术"四:高推力直接进入轨道

  作为第一级半构型火箭,长征五号乙火箭没有单独的姿态调整和最终速度修正系统,但使用第一级火箭直接将有效载荷送入预定轨道。当第一级发动机关闭时,大约140吨的推力在几秒钟内消失,这相当于高速列车突然“刹车”并停在指定位置。

  图为长征五号乙运载火箭的过渡数据。中新社称,为了满足对入轨精度和分离安全的更高要求,研究团队开展了入轨姿态控制、入轨精度控制和分离安全控制的技术研究。采用姿态控制增益优化和复合制导方法,提高了火箭的姿态控制精度,减小了制导误差对精度的影响,使火箭在分离时处于最佳“姿态”和最精确的位置。同时增加两枚离轨火箭,使一级火箭体能够及时避开空间隔站间隔段的轨道面,提高间隔箭分离的安全裕度。

  图为长征五号乙运载火箭的过渡数据。值得一提的是,长征五号乙运载火箭和长征五号运载火箭属于长征五号系列火箭的“家族”,是目前中国最有能力的系列火箭。尽管这两种火箭在外观上有些相似,但在设计和应用上却大不相同。

  从构型上看,长征五号运载火箭采用两级半构型,而长征五号乙运载火箭采用一级半构型。就外观而言,长征五号乙火箭的超大整流罩是其最突出的特点,它比长征五号整流罩长近8米,是中国最大的火箭整流罩。从用途来看,长征五号运载火箭主要用于发射高轨道大型卫星和各种深0+探测器,如嫦娥五号月球探测器和火星探测器。长征五号乙运载火箭主要用于在低地球轨道发射大型卫星和航天器,如载人空站的核心模块和实验模块。从运载能力来看,长征五号火箭的GT0运载能力约为14吨,长征五号乙火箭的低地球轨道运载能力不低于22吨。

  长征五号乙运载火箭总指挥王珏说,长征五号乙火箭从立项到首次飞行,经历了近十年的发展历程。长征五号乙火箭是为载人航天工程建设而专门研制的一种新型运载火箭,它的首次成功发射标志着载人航天工程建设进入了实质性阶段王爵说。

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