“胖五”助推器“减肥”记

5月5日18时,我国在文昌航天发射场首次发射长征五号B运载火箭,将重约22吨的中国航天员的“新座驾”试验版——新一代载人飞船试验船成功送入预定轨道。

“胖五”助推器“减肥”记

我国载人航天工程“三步走”已完成前两步——载人飞船阶段和空间实验室阶段。此次发射标志着第三步——空间站建设阶段大幕正式拉开。

“胖五”助推器“减肥”记

我国载人航天工程“三步走”已完成前两步——载人飞船阶段和空间实验室阶段。此次发射标志着第三步——空间站建设阶段大幕正式拉开。

长征五号B火箭全长约53.7米,约相当于18层楼高,起飞质量约849吨,近地轨道运载能力达到25吨级,可满足约22吨的空间站舱段发射需求,计划于明年年初发射“天和”空间站核心舱。相对于长征五号,长征五号B火箭矮了约3米,减少了二子级和级间段,以满足“近地轨道干重活”的任务需要。

“胖五”助推器“减肥”记

长征五号B四个直径3.35米的助推器,由中国航天科技集团公司上海航天技术研究院抓总研制,贡献了火箭近90%的起飞推力。在“胖五”火箭迄今为止的四次发射中,表现都堪称完美。

别看“胖五”身形庞大,其实航天科技人员对“它”的体重锱铢必较,采用一切可靠的手段为其“减肥”,因为消除每一点“虚胖”,都能助其进一步提高运载效率。

“胖五”助推器“减肥”记

“胖五”家族助推模块的头锥由于飞行动力的需求,它和长征火箭家族中的其他兄弟姐妹们有所不同,从侧面看上去呈现出一个三角形状,从正面看上去就像一个萌萌的“小企鹅”嘟囔着小嘴。长征五号B运载火箭助推结构系统设计师林连镔介绍,由于长征五号系列火箭采用了前捆绑点主传力的结构,在助推器头锥的前捆绑点处受到高达300多吨的偏置集中力。为了有效扩散和支撑如此大的偏置集中力,增强与前捆绑点处相连的偏置集中力承载结构,在看似“小企鹅”的斜头锥里运用了增强强度的承力结构,但是由于它的放射性结构,使得“小企鹅”的体重一直居高不下。使该结构占到了整个头锥重量的60%以上。经设计师团队分析,此处减重空间最大。

“胖五”助推器“减肥”记

上海航天长征五号助推研制团队通过拓扑优化技术对头锥传力路径进行优化,将原头锥捆绑点下方“多层放射筋壁板+主承力桁条”的多层结构串联的集中力承载扩散结构优化为结构更加连续、承载效率更高的“主承力桁条+主承力厚板”的新型结构并联共承力的形式,实现头锥结构减重约12%,近150公斤。

同时,设计师还从内部挖潜,据长征五号B运载火箭助推动力系统副主任设计师李会萍介绍,根据前几发长五的飞行实际,煤油箱的增压气瓶余量较大,经过讨论和分析验证,在长征五号B每个助推器中都减少了1个气瓶,至少减重23公斤。另一方面,取消后处理管路之后,每个助推至少减重16公斤。

“胖五”助推器“减肥”记

当长征五号B在面前一飞冲天,研制团队品尝到了来之不易的胜利喜悦!这发任务面临着疫情突发、人员数量减少、任务周期长、首飞责任重的新形势、新特点,大家无时无刻不在心里告诉自己:“要认真对待每一个细节。”“减肥”后“胖五”,力气丝毫不减。探测火星的天问一号,月面采样返回的嫦娥五号......上海航天人,已经准备好了!

作者:上海电台记者孟诚洁

编辑:李书娥

责任编辑:向晓薇

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