| 设为主页 | 保存桌面 | 手机版 | 二维码 登录 注册
免费会员

河北省霸州市信任通线路工具厂

主营:玻璃钢穿孔器, 墙壁穿线器,穿管器,双稳机电缆拖车, 各种电缆放线架...

正文
张智谈火箭结构新变化:长二F火箭华丽转身
发布时间:2019-04-10        浏览次数: 次        

  三年前的金秋时节,弱水河畔,中国航天史上技术最复杂、可靠性安全性指标最高的火箭——长征二号F运载火箭一飞冲天,成功托举神舟七号飞船上天,令世界瞩目。

  长二F火箭在长征二号捆绑式火箭基础上发展而来,是我国第一种发射宇宙飞船的运载火箭。火箭全箭长58.34米,芯级直径3.35米,助推直径2.25米,可将8吨重的有效载荷送入近地轨道。火箭具有较高的可靠性和安全性,可靠性指标达0.97,安全性指标达到0.997。

  从1992年设计研制算起,长二F火箭在2008年圆满完成了16载光荣使命,传统状态下的“神箭”华丽谢幕。

  2011年,伴随着我国载人航天工程空间交会对接任务大幕的拉开,承担将天宫一号目标飞行器和神舟八号飞船送入太空的改进型长二F火箭又成了各界竞相关注的焦点。

  与之前相比,改进型长二F火箭在外形、技术状态、相关参数、内部结构上有什么新变化?技术上有什么新突破?带着这些疑问,记者走访了中国航天科技集团公司一院运载火箭系统副总设计师张智,揭开了改进型长二F火箭的神秘面纱。

  据张智介绍,与三年前发射神舟七号载人飞船的长二F火箭相比,此次发射天宫一号目标飞行器和神舟八号飞船的长二F火箭处于两种不同状态,分别有170多项和190多项技术状态的变化。

  “这样规模的变化,相当于再造一枚全新火箭。当年,‘长二F’由‘长二捆’改进而来时,其改动大概也就是这样的规模。”张智说,“而在所有这些改变中,最吸引眼球的无疑是运送‘天宫一号’上天火箭的整流罩上的变化。”

  众所周知,整流罩位于火箭顶端,有着火箭的“皇冠”之称。火箭升空前,整流罩在地面保护飞船或卫星,保证飞船或卫星对温度、湿度、洁净度的要求。而在火箭升空穿过大气层时,整流罩可以使飞船或卫星免受气动力和气动热损伤。可以说,整流罩在整个火箭系统中起着非常重要的作用。

  据了解,此前发射“神七”的长二F火箭的整流罩长10.7米,最大直径为3.8米,而长二F改进型火箭整流罩的长度为12.7米,最大直径为4.2米。

  “这与‘天宫一号’的体积密切相关。‘天宫一号’比神舟飞船的体积大,整流罩也相应增大。”张智表示。

  然而,体积变大只是整流罩变化的一个方面,更加引人关注的则是采用了技术上更先进冯·卡门曲线头椎。

  冯·卡门是美国工程理学大师、航天技术理论的开拓者,也是我国航天之父钱学森的老师。1941年,在钱学森一篇论文的基础上,冯·卡门发表了著名的高速飞行中机翼压力分布的计算公式——“卡门——钱近似”。这一公式在二战期间及战后很长时间,被广泛用于飞机翼型设计。冯·卡门曲线,便是基于这一公式画出的曲线。

  “我们对整流罩的外形头椎曲线采用冯·卡门曲线,是基于多方面考虑的。一是采用这种设计能够减小空气阻力和脉动压力;二是减轻了箭体结构的载荷影响,同时对整流罩的载荷设计也有好处。”张智的一番话解开了记者心中的谜团。

  然而,冯·卡门曲线整流罩的生产,却具有很高的技术难度。研制团队在进行了一系列艰苦的工艺攻关、论证后,才最终将采用冯·卡门曲线的整流罩从理论变成现实。

  其实,此发改进型长二F火箭除了在整流罩方面发生了明显变化外,在肉眼观察不到箭体内部的动力系统也发生了显著变化。与先前的“长二F”相比,改进型长二F运载火箭系统的研制团队对动力系统采取了15项措施来提高火箭的可靠性。

  可靠性指标,指的是一个概率,香港青龙报资料网址,http://www.ykzja.com是设计出来的,是反复验证出来的。目前,长二F火箭的可靠性指数为0.97,是火箭家族中最高的。据张智介绍,继承了发射“神舟七号”的“长二F”的成功做法,改进型“长二F”研制团队将动力系统的自生增压管路的导管材料由铝合金换成了不锈钢。

  据介绍,火箭结构系统通常称为箭体结构,大多是用金属板材和加强件组成的硬壳、半硬壳式结构。材料多为比强度和比刚度较高、塑性范围较窄的铝合金,部分采用不锈钢、钛合金和非金属材料。铝改钢提高了火箭的可靠性。

  值得一提的是,箭体结构系统的助推器内部顶端的形状也发生了变化,由原来的椭球型改成锥形。张智表示:“这样做是为了能够承载更多推进剂,使火箭的运载能力提高了100多公斤。这对载人航天的工程有着不小的贡献。

  的确,一直以来,火箭对可靠性的设计要求都是所有航天系统中最高的。其他飞行器,比如卫星,如在飞行时发生故障,还有一定的时间来进行调整,地面也可以人工参与。但火箭不行,它的实时性要求非常高,一旦发生故障,必须在几百毫秒内实施故障隔离,进行系统重组。

  “我们对箭体内部动力系统所做的一切调整和改变并没有改变其功能,最终目的都是为了提高火箭的可靠性。而提高可靠性是个永恒、无止境的追求过程。只有不断提高可靠性,才能进一步提高火箭发射的成功率。”张智表示。(中国航天报社记者 李冠礁 索阿娣)