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長征七號做「防水」可冒中雨發射 能抗八級大風

2016-06-24

【文匯網訊】長征七號運載火箭計劃6月25日至29日在海南文昌發射場擇機發射。作為新一代的運載火箭,長征七號是一枚怎樣的火箭,使用了哪些新技術?為應對潮濕多變的特殊氣候環境,長征七號又進行了哪些設計?

「防水」設計滲透到每個細節

現役火箭發射選擇窗口時都會避開雷雨天,而新一代運載火箭則能實現中雨發射,這是因為新一代運載火箭是做了「防水」設計的。海南文昌發射場氣候潮濕,降水量大,全年12小時內降水5毫米至15毫米的中雨較多。火箭不僅要防雨水,還有箭體表面、管路上的冷凝水也會影響到正常發射。因此,對火箭防水的設計滲透到了每一個細節。如在部段對接處、細小的孔徑和縫隙處都要加密封條、塗硅橡膠等。而平衡整流罩內外壓力的排氣孔也做了專門的防水措施。

火箭也有「臍帶」不斷輸送「養料」

火箭在到達發射場之後,有著類似於連接嬰兒和母體的「臍帶」,它就是火箭的加注管道、供氣管道、空調管道以及電纜等,它們向火箭源源不斷地輸送燃料、供氣以及調節體溫。

長征七號火箭有專門的承載火箭加注管道、供氣管道的裝置——臍帶塔,高約64.5米,分上、中、下三段,呈錐形,重約250噸。

長征七號火箭的臍帶塔很特別,它的兩側裝有6根擺桿,內部鋪設有加注、供氣、空調管路和箭上眾多控制電纜,以及配氣台和中頻電源房間。

火箭燃料加注可停放24小時

長征七號火箭在海南發射場合練,低溫燃料加注後成功停放24小時,創下了低溫燃料停放時間最長紀錄。新一代運載火箭有多種發射任務需求,停放24小時,可為成功發射爭取更多有利時間,提高火箭發射的可靠性。

為何低溫燃料加注後僅能停放24小時?因為低溫燃料不僅溫度極低,且易燃易爆易蒸發,停放中的火箭就像「炸彈」,不僅工作人員要在低溫環境中作業,箭體上部分儀器設備也要面臨低溫環境的考驗。且在加注後停放的24小時內,需補加3至5次。

防風減載裝置可抗八級大風

在國內主要的4個發射場中,除海南文昌發射場外,其他的發射場都在內陸,風速隨距地面高度的變化不大。但文昌發射場不同,距地面五六十米高的地方風速要遠高於地面風速。「地面感受到的是微風,火箭一級的地方可能就是『大風』了。我們將這種隨距地面高度而變化的風稱為『淺層風』。」研製人員說,這給「長征七號」垂直轉場增加了難度。

為提升抗風能力,火箭裝上了「防風減載裝置」,即使遇到8級大風的天氣,依舊可以轉場,其抗風能力超過現役火箭。

火箭發射平台要塗「防曬霜」

火箭發射點火的剎那,溫度高達2800℃,發射平台既要能承受強熱流的沖刷,又要耐得住強高溫。為延長發射平台的使用壽命,在每次火箭發射前,技術人員就要奔赴發射基地,為即將執行發射任務的平台表面塗覆大面積「防曬霜」——特種防護塗層。

火箭發射平台要塗覆的面積多達兩千平方米,光噴塗用料就要用上近4噸。噴塗時,七八台打磨機同時開工,將因上次發射燒蝕的平台表面打磨好,再用幾百公斤的溶劑清洗後,才能塗覆新的防護塗層。

火箭起飛20秒噴400噸水降溫

火箭點火起飛時,箭體尾部噴出的火焰幾乎「直擊」發射平台,高溫足以溶化絕大多數金屬和非金屬材料。國際上先進的降溫方法是噴水降溫,研製人員設計了一個大流量噴水降溫降噪系統,系統分兩級,一級位於發射平台上,在火箭發動機點火前給發射平台噴一層5厘米厚的水膜,二級位於發射平台兩旁5米高空,在火箭飛達5米高以後向箭體尾部火焰中心噴水,兩級噴水設施各噴20餘秒,完成400噸的噴水量,使發射平台核心區降溫幅度在1000℃左右。

追問

哪些「乘客」隨長征七號上天?

長征七號首飛任務,主要目的是全面驗證火箭設計的正確性和各項性能指標,同時搭載了相關科研機構研製的有效載荷,用於開展空間科學技術試驗研究。

那麼,什麼樣的有效載荷能夠搭載長征七號發射?有效載荷指的是什麼?

北京大學地球與空間科學學院教授、航天專家焦維新向新京報記者解釋說,有效載荷通常指的是衛星的有效載荷。一個衛星的有效載荷,是指人們為了實現衛星要達到的科研目的,而研製的各種各樣的專用儀器。

至於哪些科研機構研製的有效載荷能夠搭載長征七號發射,焦維新說,目前官方還未公佈,但這些科研機構應該既包括官方的,也有民間的。

長征七號發射記

長征七號運載火箭是我國載人航天工程為發射貨運飛船而全新研製的新一代中型運載火箭,也可用於發射人造衛星等其他航天器。

總長53.1米

起飛質量約597噸

助推器4個

直徑2.25米

長約27米

動力 液氧煤油作為燃料,無毒無污染。助推器比現役火箭長一倍,動力更強勁

結構 自身重量輕,鋼筋鐵骨結構和設備占重約10%。能裝載更多燃料,運送更多「乘客」

近地軌道運載能力13.5噸

1 裝船起航

5月8日上午

中國衛星海上測控部所屬遠望21號裝載長征七號運載火箭,從天津港裝船起航。

2 抵達文昌

5月14日16時許

經過6晝夜海上航行,途經渤海、黃海、東海、台灣海峽、南海等海域,遠望21號火箭運輸船安全抵達海南文昌清瀾港碼頭,總航程約1670海里。

3 卸載運輸、裝配測試

5月15日上午

在海南文昌發射場的組織下,裝載火箭部件的集裝箱分批卸載,並通過公路運輸至航天發射場火箭水平轉載準備廠房。由於箱體超長體積較大,運輸中嚴格按照技術指標要求和運輸速度控制。卸載、運輸歷時約2天。

5月16日下午

長征七號運載火箭所有部件安全運抵海南文昌航天發射場。按照任務計劃,陸續展開有關裝配和測試工作。

4 轉運至發射塔架

6月22日上午8時

承載著長征七號運載火箭與搭載載荷組合體的活動發射平台駛出發射場垂直總裝測試廠房,平穩行駛約3小時後,安全轉運至發射塔架。

5 發射

6月25日-29日擇機發射。

[首飛目的]

全面驗證火箭設計的正確性和各項性能指標,同時搭載了相關科研機構研製的有效載荷,用於開展空間科學技術試驗研究。

為何採取海運?

因為長征七號火箭身形壯碩,芯級直徑達到3.35米,通過海運既免受尺寸限制,運輸環境又相對平穩,對箭體結構影響較小。

海南文昌航天發射場

繼酒泉、太原、西昌3個航天發射場之後,我國第四個航天發射場。擁有2座多射向運載火箭發射塔架,2009年9月開工建設,2014年11月基本建成,現已圓滿完成長征七號、長征五號兩枚新型運載火箭發射場合練,具備執行長征七號火箭首飛任務條件。

8個最佳觀測點看首飛

●文昌清瀾大橋西側橋頭公園

●龍樓交界處航天科普中心

●龍樓鎮天福雲龍灣度假村

●龍樓鎮山海天酒店營銷中心西側

●龍樓鎮山海天酒店沿海沙灘

●龍樓鎮堂洪港(石頭公園西側)

●龍樓鎮213地塊(石頭公園西側)

●龍樓鎮希爾頓酒店沿海沙灘

責任編輯:楠晴

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