9月20日，長(zhǎng)征七號(hào)遙四運(yùn)載火箭在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)，托舉天舟三號(hào)貨運(yùn)飛船駛?cè)胩?，成功將其送入預(yù)定軌道，中國(guó)“天宮”空間站迎來(lái)新的訪(fǎng)客。

航天員要在空間站長(zhǎng)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(yùn)飛船運(yùn)送。為了保障“太空快遞”在運(yùn)輸過(guò)程中的安全，中國(guó)航天科技集團(tuán)一院研制人員特別將火箭打造成防熱、防雨、防風(fēng)的“貨運(yùn)專(zhuān)車(chē)”。

“防熱服”

據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)一院長(zhǎng)征七號(hào)遙四運(yùn)載火箭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師姚瑞娟介紹，火箭飛行過(guò)程中，芯級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)噴出熾熱的火焰，此時(shí)，助推器后過(guò)渡段要承受?chē)娧婊鼐淼膹?qiáng)熱流，其熱防護(hù)設(shè)計(jì)如果不夠就會(huì)造成結(jié)構(gòu)燒蝕，而過(guò)度設(shè)計(jì)又會(huì)影響火箭的運(yùn)載能力。

姚瑞娟說(shuō)，于是，設(shè)計(jì)師們創(chuàng)新防熱材料應(yīng)用和安裝方式，將像“開(kāi)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(guò)渡段噴涂防熱涂層，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)。于是，設(shè)計(jì)人員創(chuàng)新思路，將防熱服由“噴”在后過(guò)渡段的表面變?yōu)椤芭痹谏砩稀?

設(shè)計(jì)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(jí)的一側(cè)開(kāi)始“披”上，在遠(yuǎn)離芯級(jí)的外側(cè)開(kāi)口，就像一件“開(kāi)衫”一樣包裹助推器，使后過(guò)渡段免受大火“烤”驗(yàn)。

姚瑞娟說(shuō)，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(zhǎng)征七號(hào)火箭上成功應(yīng)用，后續(xù)還將推廣應(yīng)用于其他型號(hào)。

“防雨衣”

新一代運(yùn)載火箭發(fā)射場(chǎng)氣候潮濕，降水量大，全年12小時(shí)內(nèi)降水5至15毫米的中雨較多。中國(guó)航天科技集團(tuán)一院總體部設(shè)計(jì)人員盧松濤說(shuō)，現(xiàn)役火箭發(fā)射選擇窗口時(shí)，都會(huì)避開(kāi)雷雨天，而長(zhǎng)征七號(hào)火箭則能實(shí)現(xiàn)中雨發(fā)射，這是因?yàn)樾乱淮\(yùn)載火箭做了“防水”設(shè)計(jì)。

其實(shí)，火箭防水不僅僅是防雨水?？催^(guò)火箭發(fā)射的人都見(jiàn)過(guò)加注后的火箭，受低溫推進(jìn)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(lái)，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(huì)形成冰霜融化水等。

火箭如何防水？盧松濤說(shuō)，在防水設(shè)計(jì)中，研制人員遵循“能在單機(jī)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(wèn)題。

在新一代運(yùn)載火箭設(shè)計(jì)之初，防水功能盡量通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。盧松濤稱(chēng)，長(zhǎng)征七號(hào)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(jìn)出口、儀器本體、儀器與結(jié)構(gòu)縫隙和結(jié)構(gòu)總體專(zhuān)業(yè)防水，防水工作量之大可見(jiàn)一斑。

可抗8級(jí)風(fēng)

文昌航天發(fā)射場(chǎng)有“淺層風(fēng)”，給長(zhǎng)征七號(hào)火箭垂直轉(zhuǎn)場(chǎng)帶來(lái)挑戰(zhàn)。

中國(guó)航天科技集團(tuán)一院長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師程堂明說(shuō)，“為了提升抗風(fēng)能力，我們給長(zhǎng)征七號(hào)火箭裝上了‘防風(fēng)減載裝置’，這樣一來(lái)，即使遇到8級(jí)大風(fēng)天氣，火箭依舊可以轉(zhuǎn)場(chǎng)?！?

一般情況下，陸地上.大的風(fēng)級(jí)為9級(jí)，氣象學(xué)上，8級(jí)以上的風(fēng)便達(dá)到“大風(fēng)”級(jí)別。每年8月至11月，文昌發(fā)射場(chǎng)會(huì)受到強(qiáng)熱帶風(fēng)暴和臺(tái)風(fēng)影響，由于臨海，風(fēng)速隨著距地面高度的增加而越來(lái)越大。

程堂明說(shuō)，文昌發(fā)射場(chǎng)距地面五六十米高的地方的風(fēng)速要遠(yuǎn)高于地面風(fēng)速，我們將這種隨距地面高度而變化的風(fēng)稱(chēng)為“淺層風(fēng)”?！暗孛娓惺艿降氖俏L(fēng)，火箭一級(jí)的地方可能就是‘大風(fēng)’了?！?

長(zhǎng)征七號(hào)火箭型號(hào)隊(duì)伍為此對(duì)火箭局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了適當(dāng)加強(qiáng)，并為火箭設(shè)計(jì)了一個(gè)“防風(fēng)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(dòng)發(fā)射平臺(tái)的臍帶塔上，展開(kāi)以后另一端與火箭二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)架接頭對(duì)接，這樣在垂直轉(zhuǎn)場(chǎng)過(guò)程中，將火箭與臍帶塔連接起來(lái)，能夠顯著降低火箭受到的風(fēng)載。

程堂明說(shuō)，有了“防風(fēng)減載裝置”，長(zhǎng)征七號(hào)火箭便不怕“大風(fēng)”天氣，可全天候轉(zhuǎn)場(chǎng)。

(責(zé)編：趙超、陳鍵)

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