“胖五”助推器“減肥”記

5月5日18時,我國在文昌航天發射場首次發射長征五號B運載火箭,將重約22噸的中國航天員的“新座駕”試驗版——新一代載人飛船試驗船成功送入預定軌道。

“胖五”助推器“減肥”記

我國載人航天工程“三步走”已完成前兩步——載人飛船階段和空間實驗室階段。此次發射標誌著第三步——空間站建設階段大幕正式拉開。

“胖五”助推器“減肥”記

我國載人航天工程“三步走”已完成前兩步——載人飛船階段和空間實驗室階段。此次發射標誌著第三步——空間站建設階段大幕正式拉開。

長征五號B火箭全長約53.7米,約相當於18層樓高,起飛質量約849噸,近地軌道運載能力達到25噸級,可滿足約22噸的空間站艙段發射需求,計劃於明年年初發射“天和”空間站核心艙。相對於長征五號,長征五號B火箭矮了約3米,減少了二子級和級間段,以滿足“近地軌道乾重活”的任務需要。

“胖五”助推器“減肥”記

長征五號B四個直徑3.35米的助推器,由中國航天科技集團公司上海航天技術研究院抓總研製,貢獻了火箭近90%的起飛推力。在“胖五”火箭迄今為止的四次發射中,表現都堪稱完美。

別看“胖五”身形龐大,其實航天科技人員對“它”的體重錙銖必較,採用一切可靠的手段為其“減肥”,因為消除每一點“虛胖”,都能助其進一步提高運載效率。

“胖五”助推器“減肥”記

“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,從側面看上去呈現出一個三角形狀,從正面看上去就像一個萌萌的“小企鵝”嘟囔著小嘴。長征五號B運載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,使得“小企鵝”的體重一直居高不下。使該結構佔到了整個頭錐重量的60%以上。經設計師團隊分析,此處減重空間最大。

“胖五”助推器“減肥”記

上海航天長征五號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,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,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,每個助推至少減重16公斤。

“胖五”助推器“減肥”記

當長征五號B在面前一飛沖天,研製團隊品嚐到了來之不易的勝利喜悅!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。”“減肥”後“胖五”,力氣絲毫不減。探測火星的天問一號,月面採樣返回的嫦娥五號......上海航天人,已經準備好了!

作者:上海電臺記者孟誠潔

編輯:李書娥

責任編輯:向曉薇

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