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长征五号下月初择机首飞 担负探月三期工程载人

日期:2019-12-06编辑作者:古典文学

资料图:长征五号运载火箭垂直转运至发射场。 孙公明 摄

国防科工局昨天发布消息称,首次实施飞行任务的我国最大推力新一代运载火箭长征五号,在海南文昌发射场完成技术区相关工作后,垂直转运至发射区,计划于11月初择机发射。

11月3日20时43分,我国首枚大型运载火箭长征五号火箭升空。

中新网上海11月3日电 “十年磨一箭”,中国目前运载能力大的新一代运载火箭长征五号历经十年研发,3日晚在海南文昌航天发射场成功发射。值得一提的是,长征五号是中国首个采用助推器支撑的捆绑火箭,4个直径3.35米的助推器堪称“四大力士”,首次撑起“火箭之重”。

长征五号运载火箭9月上旬运抵文昌航天发射场后,按照飞行任务测试发射流程,陆续完成了总装、测试等各项准备工作。昨天8时25分,承载着长征五号运载火箭的活动发射平台驶出发射场垂直测试厂房,平稳行驶约2小时后,安全转运至发射区。垂直转运的顺利完成,标志着长征五号运载火箭首飞任务正式进入发射阶段。

火箭直径达5米,近地轨道运载能力达25吨,比现役火箭提升2.5倍以上,起飞推力超1000吨,是我国目前运载能力最大、推力最大的火箭。

中国航天科技集团公司八院承担长征五号助推器的研制任务,该院专家向记者揭秘了“力士养成记”。

后续,完成火箭功能检查和联合测试工作,并确认最终状态后,火箭加注推进剂,按计划实施发射。目前,文昌航天发射场系统和测控通信系统已完成执行此次任务的相关准备工作。

首次采用芯一级2台50吨级氢氧发动机与4枚助推器各2台120吨级液氧煤油发动机的组合起飞方案,实现了我国异型发动机起飞技术的重大突破。

助推“力士”首担“火箭之重”

长征五号肩负着我国探月三期工程、载人空间站工程和火星探测工程等大型载荷和深空探测任务载荷的发射任务。火箭采用了全新的箭体结构、动力系统、电气系统和发射支持系统,芯级直径达5米,捆绑4个3.35米助推器,起飞推力1078吨,具备近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨的运载能力。

标志着我国火箭运载能力进入国际先进行列,由航天大国迈向航天强国。

四个助推器是长征五号火箭起飞的主要动力源。“力士”的力气有多大?火箭1078吨的起飞推力中,四个助推器提供了90%左右。

作为长征五号的主要承制单位之一,上海航天技术研究院承担了长征五号4个3.35米助推器的研制任务,将为火箭提供90%以上的起飞推力,是长五火箭起飞的主要动力源。

本报讯2016年11月3日20时43分,在中国文昌航天发射场,我国首枚大型运载火箭长征五号火箭拖着美丽的尾焰直冲云霄,成功实现首飞。记者从国防科工局、国家航天局获悉,此次发射成功,标志着我国运载火箭实现升级换代,运载能力进入国际先进行列,是由航天大国迈向航天强国的关键一步。

中国的航天史上,助推器担纲如此“重任”尚属首次。传统的捆绑火箭,火箭竖立在发射台上,主要依靠中间的芯级进行支撑,捆绑在旁的助推器不承担支撑力,且只是起飞的“助力者”。

据上海航天技术研究院相关专家介绍,4个直径3.35米助推器是目前国内最大的低温液体助推器,研制规模与难度远超现役运载火箭一子级。除控制系统外,助推器五脏俱全,相当于一枚单级运载火箭。每个助推器安装了2台120吨液氧煤油发动机,并为全箭提供竖立状态的支撑。

夜幕中,伴随着阵阵海风,长征五号运载火箭,在中国文昌航天发射场点火升空,约30分钟后,载荷组合体与火箭成功分离,进入预定轨道。

而长征五号上,如八院805所副所长梁建国所言,在地面的操作和停放阶段,火箭的所有重量,包括风吹过带来的风荷载,都落在助推器“身上”。且在飞行过程中,“助力”变“主力”,助推器承担起全箭90%左右的推力。专家称,长征五号火箭采用了助推器前连接点为主传力的方案,虽然加大了助推器的研制难度,但这一设计有利于降低芯级结构“重量”,提高火箭运载能力。

长征五号的首飞成功,将实现我国液体运载火箭直径从3.35米至5米的跨越,使我国进入空间能力提升2.5倍以上。

长征五号运载火箭是无毒无污染绿色环保型新一代运载火箭的基本型,火箭采用5米直径芯级,捆绑4枚3.35米直径助推器,全长约57米,起飞重量约870吨,起飞推力超过1000吨,是我国目前体型最大的火箭。长征五号运载火箭首次采用芯一级2台50吨级氢氧发动机与4枚助推器各2台120吨级液氧煤油发动机的组合起飞方案,10台发动机同时点火,实现了我国异型发动机起飞技术的重大突破。

“五脏俱全” 加个“大脑”就能飞

同时,长征五号运载火箭的运载能力也上了一个台阶,其运载能力比现役火箭提升2.5倍以上,其中,它的低轨道运载能力可以达到25吨级,相当于一次可以将16辆轿车送上太空,一般可用于载人航天、高度较低的通讯卫星、遥感卫星等;它的高轨道运载能力能够达到14吨级,一般用于气象卫星、深空探测器等。它的发射,将大幅提升中国航天进入空间的能力,直接把中国火箭送入包括美国和俄罗斯在内的世界主流火箭阵营。

别看四大助推“力士”飞至半空,即完成任务,与芯级解锁分离,其研发制造起来一点也不简单。八院科研一部部长蔡益飞说,除了没有控制系统,助推器“五脏俱全”,相当于一枚单级运载火箭。

长征五号运载火箭工程还实现了我国液体运载火箭直径由3.35米至5米的跨越,填补了我国大推力无毒无污染液体火箭发动机的空白,代表了我国运载火箭科技创新的最高水平,为我国新一代运载火箭系列化、型谱化发展奠定了坚实的技术基础。未来,长征五号运载火箭将成为中国航天的主力运载工具,是实现未来探月工程三期、载人空间站、首次火星探测任务等国家重大科技专项和重大工程的重要基础和前提保障,更是中国人迈向更远太空的“新天梯”。

据介绍,4个直径3.35米助推器是目前中国国内大的低温液体助推器,研制规模与难度远超现役运载火箭一子级。

此次长征五号运载火箭搭载的是由远征二号上面级和实践十七号卫星组成的载荷组合体。远征二号上面级是我国目前规模最大、变轨能力最强的液体动力上面级,与长征五号运载火箭组合使用后,可有效提升一箭多星发射并直接入轨的能力,进一步提高长征五号运载火箭发射任务适用性和使用灵活性。

“长征五号的助推器,看起来箭体与传统一样,但其实内在都变了,所有的动力、结构、增压、遥测都有,加个‘大脑’就能飞”,蔡益飞表示,长征五号的助推器,无论是设计难度、试验验证难度还是系统构成的复杂度,都要比传统火箭更具挑战性。

长征五号运载火箭在首次使用的中国文昌航天发射场1号工位成功实施发射。文昌发射场是我国第一个滨海航天发射场,具有纬度低、发射效率高、射向宽、运输便捷等优势,能够满足新一代运载火箭和新型航天器发射任务需求。

“抠”重量成就“轻身材”

这是长征系列运载火箭的第238次发射。

长征五号的助推器,还有一个特点就是:厚薄不一的“身躯”。

长征五号运载火箭工程于2006年经国务院批准立项研制,由国家国防科技工业局牵头组织实施,中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院抓总研制。遵循“发展航天、运载先行”,“运载发展、动力先行”的理念,2000年,我国先行启动了120吨级液氧煤油发动机和50吨级液氢液氧发动机研制攻关,其科研成果直接转化支撑了长征六号、长征七号等新型运载火箭研制并首飞成功。

之所以厚薄不一,是为了让火箭尽量“轻”点。因而,助推器不同高度和周向的结构均不同,助推器荷载大的地方,做得较厚;荷载小处则薄。

揭秘

长征五号助推器首次采用了斜头锥和前捆绑主传力结构,当发动机的推力往上传时,推力经过约27.7米的助推器“身躯”,后集中在斜头锥不足0.1平方米的前捆绑点处,“经过测算,这么块'巴掌大'的地方,实际要承受300多吨的力,传递到芯级上去”,梁建国说。

“胖五”身怀247项技术创新

“别看它个头很大,直径3.35米,长度27.7米,但从航天设计的角度,我们还是会几克几克地去‘抠’它的重量,‘抠’到精细,‘抠’到轻,使火箭能提供的运载能力大”,梁建国说。

本报记者刘欢通讯员张娟娟

“数字化”节约大成本

长征五号运载火箭是我国起飞质量最大、起飞推力最大、箭体结构最大、运载能力最大的运载火箭,被大家昵称为“胖五”。别看“胖”,它身上的技术应用,可是100%的新。

长征五号研发团队全面引入数字化模式,在3D环境中对模型进行虚拟装配,使许多问题得以提前暴露和解决,大大提高了型号研制进度,降低了风险系数。

据中国航天科技集团一院长征五号运载火箭副总指挥曲以广介绍,长征五号运载火箭首次采用5米直径箭体结构,无毒无污染的液氧煤油和液氢液氧推进系统,具备低轨道到高轨道的运载能力;首次采用了全新高可靠电气系统和“新三垂”为代表的全新测试发射模式,测试准备时间大幅缩短……长征五号运载火箭全面突破了以12项重大关键技术为代表的247项关键技术,新技术比例达到100%,核心技术全部实现国产化,代表着我国科技创新与工业制造的最新成就。

梁建国介绍,产品生产出来前,先各自打造三维模型,“在还没有实物生产出来的情况下,‘数字化火箭’已经形成”。

长征五号运载火箭的技术创新将为我国未来更大的运载器,包括载人登月用大型货运火箭及大型载人火箭奠定坚实的技术基础。

据介绍,与传统方法相比,取消实物样机,不但给助推器制造节省了上千万元人民币的成本,还大幅缩短了研制周期。

助推器:

强劲发动机托举“胖五”升空

发动机被誉为火箭的“心脏”。长征五号起飞时总推力达1060吨,要托举这么重的“胖五”,需要大推力发动机。长征五号上配备的三种全新大推力发动机,分别摘得中国“最大推力液氧煤油发动机”、“最大推力氢氧发动机”和“比冲性能最高的火箭发动机”三个桂冠。

经过15年不懈攻关,8台全新研制的120吨级液氧煤油发动机被装配在长征五号运载火箭的4个助推器上。液氧煤油发动机是我国单台推力最大、技术最先进、应用前途最广泛的新型动力装置,填补了我国补燃循环发动机技术空白,使我国成为世界第二个掌握高压补燃循环液氧煤油发动机技术的国家。这些发动机的威力到底有多大?专家做了个比喻,120吨液氧煤油发动机产生的最高压强能把上海黄浦江的水打到5000米高的青藏高原。

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