“胖五”減肥記:減重700多公斤後的長征五號B如何運輸大塊頭“乘客”

“胖五”減肥記:減重700多公斤後的長征五號B如何運輸大塊頭“乘客”

5月5日18時,海南文昌航天發射場,長征五號B運載火箭一飛沖天,成功將新一代載人飛船試驗船送入預定軌道,發射任務取得圓滿成功。

經過64個月的堅持不懈,“胖五”以長征五號B的身份重新回到大眾的視線之中,“首飛成功”自此拉開了我國載人航天三步走之第三步——建造空間站的序幕。空間站是中國航天事業追夢之旅的又一新起點,長征五號B作為空間站實驗艙的運輸工具,代表著我國當前的航天實力,具有世界一流水平。

“胖五”減肥記:減重700多公斤後的長征五號B如何運輸大塊頭“乘客”

長征五號B運載火箭(攝影:張陽)

長征五號B運載火箭是在長征五號基礎上,按系列化、模塊化、組合化思路研製的一款新型大型運載火箭,主要用於近地軌道大型航天器發射。“胖五”將依次發射空間站的各個艙段,使其在軌道上組成“天宮”。遠看長征五號B遙一運載火箭與之前的三髮長徵五號運載火箭並沒有區別,但當深入瞭解後,會發現經過多次的技術改進,“胖五”也在不斷地變化。

“胖五”家族助推模塊的頭錐由於飛行動力的需求,它和長征火箭家族中的其他兄弟姐妹們有所不同。火箭助推結構系統設計師林連鑌介紹,由於長征五號系列火箭採用了前捆綁點主傳力的結構,在助推器頭錐的前捆綁點處受到高達300多噸的偏置集中力。為了有效擴散和支撐如此大的偏置集中力,增強與前捆綁點處相連的偏置集中力承載結構,在看似“小企鵝”的斜頭錐裡運用了增強強度的承力結構,但是由於它的放射性結構,該結構佔到了整個頭錐重量的60%以上,使得它的“體重”一直居高不下。經設計師團隊分析,此處減重空間最大。

“胖五”減肥記:減重700多公斤後的長征五號B如何運輸大塊頭“乘客”

中國航天科技集團八院(以下簡稱“八院”)承擔了長征五號B四個助推器以及外部安全系統、芯級配套電池等研製工作,提供90%的起飛推力;同時承擔了新一代載人飛船試驗船能源管理系統、太陽帆板、信息管理功能測控子系統等研製任務。助推研製團隊通過拓撲優化技術對頭錐傳力路徑進行優化,基於拓撲優化結果對捆綁點下方集中承載和擴散結構開展工程化減重優化設計,將原頭錐捆綁點下方“多層放射筋壁板+主承力桁條”的多層結構串聯的集中力承載擴散結構優化為結構更加連續、承載效率更高的“主承力桁條+主承力厚板”的新型結構並聯共承力的形式,實現頭錐結構減重約12%,近150公斤。

同時,設計師還從內部挖潛,據長征五號B運載火箭助推動力系統副主任設計師李會萍介紹道,根據前幾發長五的飛行實際,煤油箱的增壓氣瓶餘量較大,經過討論和分析驗證,在長征五號B每個助推器中都減少了1個氣瓶,至少減重23公斤。另一方面,取消後處理管路之後,每個助推器至少減重16公斤。

當長征五號B順利升空的那一刻,研製團隊的心終於安定了下來。這發任務面臨著疫情突發、人員數量減少、任務週期長、首飛責任重的新形勢、新特點,大家無時無刻不在心裡告訴自己:“要認真對待每一個細節。”中國航天的鐵律是不能讓產品帶著隱患上天。當研製團隊通過詳細的驗證、不斷的“雙想”、全面的複查,再到任務圓滿成功,一氣呵成。


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