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中國(guó)航天將迎“海南時(shí)刻”
編輯:海南房產(chǎn)網(wǎng) 發(fā)布日期:2016-09-10 00:00:00 有效期:發(fā)布當(dāng)天 來源:中國(guó)新聞網(wǎng) 閱讀 667 次
5月8日,在天津大火箭基地的裝配廠房?jī)?nèi),“長(zhǎng)征七號(hào)”遙一火箭被緩緩放入特制的海運(yùn)集裝箱里,它將搭乘“遠(yuǎn)望21”航天運(yùn)輸船,經(jīng)過1800海里,抵達(dá)海南文昌航天發(fā)射,并于6月下旬頭飛,完成我國(guó)載人航天工程空間實(shí)驗(yàn)室階段 4 次飛行任務(wù)的開局之戰(zhàn)。
這段看似普通的歷程,承載著中國(guó)航天很多的榜:這枚“長(zhǎng)征七號(hào)”火箭是天津大運(yùn)載火箭基地總裝并出的榜首枚火箭,這是長(zhǎng)征系列火箭榜由海路整體運(yùn)往發(fā)射場(chǎng),這也是海南文昌航天發(fā)射即將發(fā)射的榜首枚運(yùn)載火箭,將翻開中國(guó)航天低緯發(fā)射的新篇章。
這么多的榜是怎么完成的?“長(zhǎng)征七號(hào)”有哪些新特點(diǎn)?中國(guó)頭座海上航天城——文昌現(xiàn)在又準(zhǔn)備得如何?
新火箭“三板斧”
“長(zhǎng)征七號(hào)”是我國(guó)載人航天工程為發(fā)射貨運(yùn)飛船而全新研制的運(yùn)載火箭,和正在測(cè)試的“長(zhǎng)征五號(hào)”火箭一樣,是我國(guó)新一代運(yùn)載火箭中的大個(gè)子(總長(zhǎng)達(dá)53.1米),而且本事大。
“長(zhǎng)征七號(hào)”的本事頭先就體現(xiàn)在運(yùn)載能力上。“長(zhǎng)征七號(hào)”采用液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)等新技術(shù),近地軌道運(yùn)載能力由9噸提高到13.5噸,雖然比“長(zhǎng)征五號(hào)”25噸的運(yùn)載能力少了近一半,但術(shù)業(yè)有專攻,“長(zhǎng)征五號(hào)”主要用于運(yùn)載重型空間站和載人航天任務(wù),“長(zhǎng)征七號(hào)”則用于發(fā)射人造衛(wèi)星、拉貨或者載人。
中國(guó)航天科技集團(tuán)公司榜首研究院負(fù)責(zé)人打了個(gè)形象的比方,原有的火箭運(yùn)載能力相當(dāng)于“一居室”,伴隨空間站、深空探測(cè)、更大規(guī)模衛(wèi)星平臺(tái)的需求提出,需要更大的“三居室”,甚至“小別墅”?!伴L(zhǎng)征五號(hào)”“長(zhǎng)征七號(hào)”等新型火箭將基本覆蓋我國(guó)在所有軌道的應(yīng)用,其中,“長(zhǎng)征七號(hào)”未來將承擔(dān)我國(guó)航天80%的發(fā)射任務(wù)。
其次,“長(zhǎng)征七號(hào)”是一枚采用環(huán)保無毒的液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的大型液體運(yùn)載火箭。以前,火箭使用的發(fā)動(dòng)機(jī)單臺(tái)推力70噸左右,火箭運(yùn)載能力僅有9噸,而且用的推進(jìn)劑還有毒?!伴L(zhǎng)征七號(hào)”使用新型120噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī),推力提高了六成,火箭運(yùn)載能力較大能提高3倍。此外,發(fā)動(dòng)機(jī)使用的是液氧和煤油,都是無污染的環(huán)保燃料,不僅比常規(guī)推進(jìn)劑便宜六成,且易于存貯和運(yùn)輸,發(fā)動(dòng)機(jī)還能重復(fù)使用。
正因?yàn)檫@些優(yōu)勢(shì),液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為世界航天動(dòng)力領(lǐng)域的“珠穆朗瑪峰”。為了研制它,從2000年正式立項(xiàng),到2012年120噸級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)研制成功,再到正在研制的500噸級(jí)大推力液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)取得突破性進(jìn)展,中國(guó)航天科技集團(tuán)公司六院的科學(xué)家先后經(jīng)歷過整機(jī)試車4次失敗的打擊,突破了高壓補(bǔ)燃關(guān)鍵技術(shù)80余項(xiàng),使我國(guó)成為世界上繼蘇聯(lián)之后,個(gè)掌握高壓補(bǔ)燃技術(shù)的國(guó)家。
再次,“長(zhǎng)征七號(hào)”是我國(guó)頭枚全生命周期的數(shù)字火箭。按照中國(guó)航天科技集團(tuán)中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院原黨委書記梁小虹的說法,“長(zhǎng)征七號(hào)”采用三維協(xié)同、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和制造,火箭全研制流程沒有一張紙質(zhì)圖紙,代表了國(guó)內(nèi)運(yùn)載火箭較高研制水平。
例如,在研制階段,中國(guó)航天科技集團(tuán)公司一院實(shí)現(xiàn)了三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)審簽、發(fā)放和更改技術(shù)狀態(tài)管理,全箭模型數(shù)據(jù)規(guī)模超過20GB。
生產(chǎn)加工階段更是神奇實(shí)現(xiàn)了“一鍵式”加工。據(jù)梁小虹介紹,以前加工某零部件,頭先要根據(jù)二維圖紙畫出工序草圖、手工編制工藝規(guī)程,然后進(jìn)行車、銑、鏜等系列工序?,F(xiàn)在,只需按動(dòng)數(shù)控機(jī)床按鈕,成品即刻完成,且合格率達(dá)100%。在航天703所的生產(chǎn)車間,呈現(xiàn)仿真視頻和三維工藝流程的終端大屏幕顯示器如今成了標(biāo)配,讓火箭生產(chǎn)越來越高大上。
在試驗(yàn)、裝配階段,“長(zhǎng)征七號(hào)”還應(yīng)用了時(shí)髦的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),對(duì)火箭進(jìn)行虛擬裝配、虛擬試驗(yàn),真實(shí)模擬火箭實(shí)際裝配和試驗(yàn)環(huán)境,提前預(yù)見可能發(fā)生的問題,確保了火箭試驗(yàn)、裝配一次成功。
能耐如何煉成?
“長(zhǎng)征七號(hào)”的本領(lǐng)不是天生就有的,而是經(jīng)歷了千錘百煉的試驗(yàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì),從2010年正式立項(xiàng),5年的初樣研制中,研制隊(duì)伍完成了32 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),完成了289項(xiàng)初樣大型地面試驗(yàn)。
例如,“長(zhǎng)征七號(hào)”的助推氧化劑箱的直徑達(dá)到2.25米,整箱長(zhǎng)度由此前的4.5米增加到13米,薄區(qū)厚度僅1.7毫米,和雞蛋殼差不多厚,是火箭研制生產(chǎn)中難度較大的部分之一。為此,科學(xué)家們不僅要研發(fā)各種成形、焊接的新技術(shù),還要對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力系統(tǒng)試車、常溫靜力試驗(yàn)、爆破試驗(yàn)等危險(xiǎn)測(cè)試。
例如,去年底進(jìn)行的全箭模態(tài)試驗(yàn),需要把50多米高、近600噸重的“長(zhǎng)征七號(hào)”綁在全箭振動(dòng)塔上“蕩秋千”,以模擬火箭從起飛到助推器分離前100多秒的真實(shí)飛行狀態(tài)。
要做到這一點(diǎn),頭先需要建造足夠高的廠房。而在2008年,中國(guó)航天人進(jìn)駐天津大運(yùn)載火箭基地時(shí),這里只有幾個(gè)工棚。如今,這個(gè)全箭振動(dòng)塔建筑面積達(dá)10230平方米,高93米,相當(dāng)于30多層樓房的高度,較大承載力為1500噸??茖W(xué)家們將“長(zhǎng)征七號(hào)”用16根垂下來的粗鋼絲繩和底部的工裝托住,整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程就如同坐在“秋千”上,當(dāng)然,這種振幅遠(yuǎn)不如蕩秋千那么大,甚至用肉眼都不易覺察。
再比如噴水實(shí)驗(yàn)。一般來說,火箭點(diǎn)火起飛時(shí),箭體尾部噴出的火焰幾乎“直擊”發(fā)射平臺(tái),使發(fā)射平臺(tái)瞬間接近3000攝氏度。這一溫度足以熔化絕大多數(shù)金屬和非金屬材料?;鸺鈿?、火箭發(fā)射平臺(tái)雖然由特殊材料制成,但高溫也很可能會(huì)對(duì)其內(nèi)部的儀器造成影響。
經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn),科學(xué)家們終于尋找到較為合適的噴水點(diǎn)。據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)公司一院15所大流量噴水降溫降噪系統(tǒng)技術(shù)負(fù)責(zé)人陳勁松介紹:“噴水系統(tǒng)分兩級(jí)。一級(jí)位于發(fā)射平臺(tái)上,在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火前向發(fā)射平臺(tái)噴灑一層5厘米厚的水層;二級(jí)位于發(fā)射平臺(tái)兩旁5米高的空中,當(dāng)火箭飛達(dá)5米高以后向箭體尾部火焰噴水。兩級(jí)噴水設(shè)施將各噴20余秒,完成400噸的噴水量。”
出海坐“沙發(fā)”
“長(zhǎng)征七號(hào)”如今正在前往海南文昌航天發(fā)射的路上。其大致運(yùn)輸線路是這樣的:火箭裝載進(jìn)運(yùn)輸船后,船從天津港出發(fā),經(jīng)渤海、黃海、東海、臺(tái)灣海峽、南海、瓊州海峽等海域,經(jīng)過5至7天時(shí)間、航行約1800海里,到達(dá)海南省清瀾港西碼頭,再通過公路運(yùn)往火箭水平轉(zhuǎn)載準(zhǔn)備廠房。
可以發(fā)現(xiàn),和以往坐火車不同,“長(zhǎng)征七號(hào)”這次走的是海路。為什么要海運(yùn)?在“長(zhǎng)征七號(hào)”火箭總體設(shè)計(jì)人員王旭看來,公路運(yùn)輸距離過長(zhǎng)且顛簸;鐵路運(yùn)輸則由于受中國(guó)鐵路隧道直徑的限制,超過3.5米直徑的火箭就不能通過;海運(yùn)則顯得更為平穩(wěn)、舒適。他比喻說:“火箭從公路、鐵路運(yùn)輸,就像坐‘硬板床’;乘船從海上運(yùn)輸,就好似坐‘沙發(fā)’?!?/p>
具體來說,火箭運(yùn)輸是否平穩(wěn),有一個(gè)重要的考量項(xiàng)目——過載環(huán)境。王旭表示,“過載環(huán)境就像開車時(shí)加速行駛或緊急剎車,過載環(huán)境差就會(huì)危害火箭的結(jié)構(gòu)?!笨茖W(xué)家們?cè)陬^次海運(yùn)過程中詳細(xì)記錄了起錨、起航、拋錨、靠港以及多種海況下的過載環(huán)境數(shù)據(jù)和振動(dòng)環(huán)境數(shù)據(jù),結(jié)果表明,海運(yùn)的過載環(huán)境數(shù)據(jù)不僅優(yōu)于設(shè)計(jì)值,而且僅為鐵路運(yùn)輸過載環(huán)境數(shù)據(jù)的1/3、公路運(yùn)輸?shù)?/2。
火箭運(yùn)輸是否舒適也有一個(gè)考量——振動(dòng)環(huán)境。測(cè)試數(shù)據(jù)表明,在海運(yùn)過程中,低于3級(jí)海況時(shí),“長(zhǎng)征七號(hào)”火箭表現(xiàn)得較為平穩(wěn);出現(xiàn)4級(jí)至5級(jí)海況時(shí),箭體振動(dòng)環(huán)境相對(duì)惡劣。專家表示,即使這樣,這方面的數(shù)據(jù)也優(yōu)于公路、鐵路運(yùn)輸?shù)膶?shí)測(cè)數(shù)據(jù)。
值得一提的是,為了讓“長(zhǎng)征七號(hào)”出海坐得舒服,我國(guó)還專門研制了榜首艘載運(yùn)火箭的專用船——“遠(yuǎn)望21”。它創(chuàng)新設(shè)計(jì)出一整套運(yùn)載火箭海上環(huán)境保障措施和火箭集裝箱減搖減振手段,成功地使火箭貨艙內(nèi)始終維持適宜的溫、濕度及鹽霧度。(記者 彭訓(xùn)文)
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