陜西力量

　　為長五B發(fā)射成功助力

　　5月5日18時(shí)，我國載人空間站工程研制的長征五號B運(yùn)載火箭在海南文昌發(fā)射場豪邁出征，成功將我國新一代航天飛船試驗(yàn)船送入近地軌道。

　　該型火箭的全系列動力由總部位于西安的航天科技集團(tuán)六院提供;航天科技集團(tuán)五院西安分院為試驗(yàn)船量身定制了中繼終端和天線網(wǎng)絡(luò);航天科技四院提供了火箭的消氫點(diǎn)火裝置和C/C密封材料，為火箭成功發(fā)射保駕護(hù)航。

　　航天六院：研制交付兩種共10臺主發(fā)動機(jī)

　　本次發(fā)射，六院為火箭研制交付了兩種共10臺主發(fā)動機(jī)，分別是2臺50噸級氫氧發(fā)動機(jī)組成的芯一級動力和8臺120噸級液氧煤油發(fā)動機(jī)組成的助推器。

　　航天六院院長劉志讓介紹，除了為火箭飛向太空提供上千噸推力之外，在火箭搭載的新一代航天飛船試驗(yàn)船上，還有六院研制提供的返回艙和服務(wù)艙推進(jìn)子系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)飛船在軌自主飛行段姿態(tài)、軌道控制以及返回再入過程中的姿態(tài)控制功能。其中，返回艙上配置了無毒推進(jìn)劑推進(jìn)系統(tǒng)方案。

　　試驗(yàn)飛船方面，六院開展了推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，返回艙推進(jìn)子系統(tǒng)采用了新型單組元無毒推進(jìn)系統(tǒng)技術(shù)方案，大大提高了系統(tǒng)安全性，為后期載人發(fā)射提供了較高的安全保障。此外，服務(wù)艙推進(jìn)子系統(tǒng)新研制配套了目前國內(nèi)航天器領(lǐng)域最大容積的貯箱。

　　零窗口發(fā)射、一級精準(zhǔn)入軌

　　考驗(yàn)芯一級發(fā)動機(jī)

　　由于長五B火箭與長五火箭的任務(wù)要求、構(gòu)型、載荷和入軌方式都不同，為芯一級發(fā)動機(jī)——大推力氫氧發(fā)動機(jī)帶來了新的挑戰(zhàn)。

　　首先，長五B火箭是為我國空間站建設(shè)服務(wù)的，后續(xù)將承擔(dān)空間站發(fā)射對接任務(wù)，因此此次首飛將模擬這一工作條件，需要精準(zhǔn)的發(fā)射時(shí)間，也就是“零窗口發(fā)射”。“說好幾點(diǎn)幾分，必須分秒不差。”長五火箭副總師王維彬介紹，“未來要實(shí)現(xiàn)在天上對接，到了時(shí)間點(diǎn)不發(fā)射，就錯過了對接的最佳時(shí)機(jī)。”

　　其次，長五B火箭由助推發(fā)動機(jī)和芯一級發(fā)動機(jī)提供推力，和長五火箭相比沒有了上面級發(fā)動機(jī)。也就意味著，在火箭助推分離的瞬間，加速度將更大，緊接著由于助推分離喪失一部分推力，加速度瞬間達(dá)到最低。發(fā)動機(jī)必須適應(yīng)短時(shí)間內(nèi)入口壓力的劇烈變化。

　　長五B的新構(gòu)型帶來了第三個挑戰(zhàn)，也就是“一級精準(zhǔn)入軌”。空間位置六個自由度，都必須精準(zhǔn)控制。長五火箭有上面級發(fā)動機(jī)，可以由姿控系統(tǒng)進(jìn)行有效控制。但本次任務(wù)，需要大推力發(fā)動機(jī)直接將有效載荷精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道，對于發(fā)動機(jī)關(guān)機(jī)推力變化的精準(zhǔn)預(yù)測和一致性分析有更高的要求。“對推力室而言，就是燃燒要穩(wěn)，避免工作中的壓力脈動。此外，也要求閥門和渦輪泵動作的一致性要好。”航天科技集團(tuán)六院北京11所原推力室設(shè)計(jì)部主任許曉勇說。

　　針對上述三個挑戰(zhàn)，研制隊(duì)伍通過大量的課題研究與試驗(yàn)驗(yàn)證，將這些難點(diǎn)逐一攻克。

　　新型姿控發(fā)動機(jī)

　　讓新飛船飛得更穩(wěn)

　　試驗(yàn)飛船由返回艙和服務(wù)艙兩艙結(jié)構(gòu)組成，航天科技集團(tuán)六院801所承擔(dān)了兩艙推進(jìn)系統(tǒng)的研制工作。

　　服務(wù)艙推進(jìn)系統(tǒng)首次成功設(shè)計(jì)了適應(yīng)超大推進(jìn)劑裝載量的空間推進(jìn)系統(tǒng)，研制了目前國內(nèi)容積最大的2900L表面張力貯箱，研究并采用連續(xù)氣體激勵法進(jìn)行超大容積表面張力貯箱推進(jìn)劑剩余量的計(jì)算。

　　返回艙推進(jìn)系統(tǒng)成功研制了空間推進(jìn)系統(tǒng)領(lǐng)域首創(chuàng)的返回艙無毒推進(jìn)系統(tǒng)及其關(guān)鍵單機(jī)——無毒HAN基發(fā)動機(jī)，并在推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中適當(dāng)考慮了重復(fù)使用問題。新一代載人飛船試驗(yàn)船推進(jìn)系統(tǒng)的研制，將為未來載人登月及低成本重復(fù)使用航天技術(shù)奠定了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。

　　服務(wù)艙推進(jìn)系統(tǒng)配套4臺2500N軌控發(fā)動機(jī)和20臺姿控發(fā)動機(jī)，為飛船飛行和變軌提供精準(zhǔn)動力。發(fā)動機(jī)配置了燃燒穩(wěn)定裝置，進(jìn)行了全面系統(tǒng)的動態(tài)燃燒穩(wěn)定性評定試驗(yàn)，是國內(nèi)第一臺“動態(tài)穩(wěn)定”的空間發(fā)動機(jī)，可保證載人飛船高可靠性、高安全性的特殊要求。

　　航天五院：一次運(yùn)送6-7名航天員 安全性高、可重復(fù)使用

　　據(jù)航天科技集團(tuán)五院西安分院專家介紹，新一代載人飛船是全面升級的天地往返交通工具，采用返回艙與服務(wù)艙兩艙構(gòu)型，在未來執(zhí)行近地軌道任務(wù)時(shí)可一次運(yùn)送6-7名航天員。這次亮相的新一代載人飛船試驗(yàn)船由航天科技集團(tuán)五院抓總研制。該飛船適應(yīng)載人和載貨等多項(xiàng)任務(wù)，滿足我國近地空間站運(yùn)營和載人后續(xù)工程等任務(wù)需求，是高安全、可重復(fù)使用的載人天地往返運(yùn)輸飛行器。航天科技集團(tuán)五院西安分院為試驗(yàn)船量身定制了中繼終端和天線網(wǎng)絡(luò)，確保了試驗(yàn)船與地面的實(shí)時(shí)通信。

　　據(jù)西安分院新一代載人飛船試驗(yàn)船研制負(fù)責(zé)人余曉川介紹，相比以往的飛船飛行任務(wù)，在此次的飛行任務(wù)中，中繼終端面臨著兩方面的挑戰(zhàn)：首先是由于新一代載人飛船試驗(yàn)船運(yùn)行的軌道為近地點(diǎn)高度約為300公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)高度為18000公里的大橢圓軌道，試驗(yàn)船運(yùn)行的速度和與中繼衛(wèi)星之間的距離都會產(chǎn)生變化，這對中繼終端的捕獲和中繼通信能力提出了更高要求。其次是由于該試驗(yàn)船運(yùn)行軌道空間輻射效應(yīng)較強(qiáng)，在運(yùn)行過程中，可能會因?yàn)榭臻g單粒子效應(yīng)而影響通信質(zhì)量。

　　西安分院為試驗(yàn)船研制的天線網(wǎng)絡(luò)雖然體積很小，卻能量巨大，整個試驗(yàn)船上十余幅天線的信號都必須通過天線網(wǎng)絡(luò)來傳輸，它是試驗(yàn)船重要的“信號樞紐”。

　　航天四院：消氫點(diǎn)火裝置和C/C密封材料成功應(yīng)用

　　在這次發(fā)射中，航天科技四院42所研制的消氫點(diǎn)火裝置和43所研制的C/C密封材料成功應(yīng)用于長五B火箭，為其成功發(fā)射保駕護(hù)航。

　　長征五號B運(yùn)載火箭是在長征五號基礎(chǔ)上改進(jìn)研制的新型運(yùn)載火箭，采用無毒無污染的液氧、液氫和煤油作為推進(jìn)劑。消氫點(diǎn)火裝置能點(diǎn)燃火箭發(fā)射的“第一把火”，消除火箭發(fā)射前排放的大量低溫氫氣，安全護(hù)航長征五號B。該裝置采用高安全性的藥劑材料和先進(jìn)的控制技術(shù)，確保能夠“準(zhǔn)時(shí)、準(zhǔn)確”點(diǎn)火，待消除氫氣后又能及時(shí)“熄火”。實(shí)施雙層保護(hù)設(shè)計(jì)，不僅能承受火箭發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的高熱流沖擊，而且具有防爆功能，避免可能引起的安全事故。

　　另外，長征五號B運(yùn)載火箭采用120噸液氧/煤油發(fā)動機(jī)，而43所研制的C/C密封材料應(yīng)用于液氧煤油發(fā)動機(jī)渦輪泵關(guān)鍵部位，能在高低溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)條件下工作，具有自潤滑特性以及高強(qiáng)耐磨低滲透特點(diǎn)，在多型液體火箭發(fā)動機(jī)中發(fā)揮了重要作用。 華商報(bào)記者 馬虎振