长征七号火箭究竟多牛?
长征七号运载火箭首飞意义重大,作为新一代中型运载火箭,“长七”将大幅提升中国航天的综合实力。那么,本次发射有哪些亮点?为了适应海南多雨多台风的特点,“长七”又做了哪些准备呢?一起去看看 “长七” 首飞都有哪些你不知道的秘密。
1、长征七号火箭可中雨发射
现役火箭发射选择窗口时都会避开雷雨天,而长征七号运载火箭则能实现中雨发射,这是因为新一代运载火箭是做了“防水”设计的。
文昌发射场气候潮湿,降水量大,全年12小时内降水5至15毫米的中雨较多。为此,火箭研制人员要保证火箭能够中雨发射,这就要求火箭要做好“防水”。
火箭怎么防水呢?方法其实很简单。一种是疏导,无论冷凝水还是雨水,通过一些特殊设计让水不要流到火箭内部;另一种就是封堵,比如箭体结构上的一些螺栓的缝隙处,都要经过防水胶等专门的手段处理。
△长征七号对水的防护武装到了螺栓 每一处都要经过防水胶处理
2、“长七”可抵八级风
文昌发射场有随距地面高度而变化的“浅层风”,也就是说,距地面五六十米高的地方的风速要远高于地面风速,通常地面感受到的是微风,火箭一级箭体的地方可能感受到的就是大风了。这给‘长七’火箭垂直转运增加了难度。
△长征七号在垂直转运中
为了提高抗风能力,“长七”火箭型号队伍设计了一个“防风减载装置”。这样一来, “长七”火箭不再怕“大风”天气,可全天候转场。
3、火箭燃料加注可停放24小时
“长七”运载火箭在海南发射场合练,低温燃料加注后成功停放24小时,创下了低温燃料停放时间最长纪录。新一代运载火箭,有多种发射任务需求,且发射前程序复杂,停放24小时,可为成功发射争取更多有利时间,提高火箭发射的可靠性。
“长七”为代表的新一代运载火箭,加注的推进剂分别是液氢、液氧和液氧、煤油,都是低温燃料,其中液氢的温度达-253℃,液氧的温度达-183℃。液氢液氧燃烧后产生的是水,无毒无污染,且大大提高了火箭的运载能力。但目前加注后停放最长时间为24小时。
为何低温燃料加注后仅能停放24 小时呢?原来,低温燃料不仅温度极低,且易燃易爆易蒸发,停放中的火箭就像“炸弹”。低温燃料加注后,试验现场的发射塔就像是个“大冷库”,不仅工作人员要在低温环境中作业,箭体上的部分仪器设备也要面临低温环境的考验。而且,低温燃料极易蒸发,加注后停放的24小时内,需补加3至5次。
4、火箭起飞20秒喷400吨水
新一代运载火箭发射时与其他火箭不同的是:发射平台旁的“大流量喷水降温降噪系统”要给发射平台喷水降温,否则火箭发射台内部的仪器设备很可能因高温受影响。
发射台温度瞬间3000度
火箭点火起飞时,箭体尾部喷出的火焰几乎“直击”发射平台,使得发射平台瞬间接近3000度,足以溶化绝大多数金属和非金属材料。
国际上先进的降温方法是喷水降温,这一方法也将出现在新一代运载火箭发射中。设计人员研制了一个“大流量喷水降温降噪系统”:喷水系统分两级,一级位于发射平台上,在火箭发动机点火前给发射平台喷一层5厘米厚水膜,二级位于发射平台两旁5米高空,在火箭飞达5米高以后向箭体尾部火焰中心喷水,两级喷水设施各喷20余秒,完成400吨的喷水量,使发射平台核心区降温幅度在1000度左右。
△发射平台上的喷水阀门
5、火箭发射平台要涂“防晒霜”
火箭发射点火的刹那,温度高达2800℃,发射平台既要能承受强热流的冲刷,又要耐得住强高温。为延长发射平台的使用寿命,在每次火箭发射前,航天科技集团一院相关技术人员就要奔赴发射基地,为即将执行发射任务的平台表面涂覆大面积“防晒霜”——特种防护涂层。
两千平方米平台涂四吨“防晒霜”
火箭发射平台要涂覆的面积可不是“一张脸”大小,而是多达两千平方米,光喷涂用料就要用上将近4吨。在发射平台喷涂前,要先将4吨多的料配备好,用七八台打磨机同时开工,将因为上次发射烧蚀的平台表面打磨好,再用几百公斤的溶剂清洗后,才能给发射平台涂覆新的防护涂层。
6、“长七”坐“沙发”去的发射场
火箭从研制地到发射场通常有3种运输方式—— 公路、铁路、海运,哪种方式更“舒适”呢?长七总体设计人员形象地打了个比方:“火箭走公路、铁路,就像坐‘硬板床’;乘船走海运,就好似坐‘沙发’。”
▲2016年5月7日,长征七号火箭运抵天津港码头
▲2016年5月14日,远望21号火箭运输船驶入海南文昌清澜港
“长七”火箭合练箭作为海运中“第一个吃螃蟹”的火箭,型号队伍在它的芯一级、芯二级、助推器、整流罩上,及它乘坐的船上、装载的集装箱上,布了30个测点,详细记录了起航、抛锚、起锚、靠港,以及多种海况下的过载环境数据和振动环境数据。
事实证明,海运的振动环境优于其它运输方式,可以很好地保证火箭内部设备的安全。
7、“长七”火箭垂直转运能转弯
长征七号火箭在转场过程中要拐4个60度的弯。为何要拐弯?是因为要和长征五号火箭共用一个转运轨道,节省占地面积。
在海南文昌发射场,“长五”火箭的转运轨道是笔直的。“长七”火箭从技术阵地转到发射阵地,必须拐弯。而怎么拐、拐几个弯才能使火箭行走省劲儿又安全呢?
设计人员通过大量的计算,得出要转4个弯,转弯半径为20米,最大转弯角度在60度左右,这样火箭转弯最省劲儿。
△会拐弯的发射平台
火箭发射平台长26米、宽23米、重1800吨,这个“大家伙”又没有方向盘,转弯可没有那么简单。设计人员经过3年的努力,才取得发射平台转弯行走试验的成功。我国也是继美国、欧空局、日本之后第4个掌握“发射平台转弯行走技术”的国家,缩短了我国在发射设备领域与其它航天大国的差距。
8、火箭也有“ 脐带”
胎儿在母体里的10个月,脐带起到了至关重要的作用,它为胎儿吸取养料、排除废料。火箭在到达发射场之后,也有着这样重要的“脐带”,与母体内的脐带有着异曲同工之妙,它就是火箭的加注管道、供气管道、空调管道以及电缆等等,它们向火箭源源不断地输送燃料、供气以及调节体温。
现役火箭的管道、电缆都在发射塔架上,这些“脐带”要一直工作到火箭起飞前。而长七有了专门的承载火箭加注管道、供气管道的装置——脐带塔。
长七火箭的脐带塔特别之处在于,它的两侧装有6根摆杆,内部铺设有加注、供气、空调管路和箭上众多控制电缆,以及配气台和中频电源房间,因此它的结构及组成是最复杂的,这也意味着我国运载火箭的研制技术又迈出了一大步。
9、火箭体重90%是燃料
火箭是个“钢筋铁骨”的大个子,体重几百吨,这个大家伙体重的90%甚至更多都是燃料。
以长征七号火箭为例,火箭的总体重近600吨,箭体外壳、电缆、仪器等重量加在一起只有50余吨,其余都是液氧煤油推进剂的重量。火箭是卫星等载荷通往太空的“专车”,对于这辆“专车”来说,车本身的自重越小越好,能提供动力的燃料越多越好。因为这样,就可以把尽可能多的“运量”留给“乘客”。
10、“长七”火箭实现“全三维”总装
长征七号运载火箭实现了“全三维”总装,以直观的三维模型取代了二维图纸,既能减少重复劳动,又能进一步提升产品质量和效率。
“三维模型”的好处在于可以避免“漏项”。二维图纸的出图周期比较长,如果型号产品的技术状态发生了改变,会以更改单的形式下发到车间。一旦更改多了或者更改信息没能及时传达,很可能就会出现“漏项”。遇到这种情况,工人师傅们要返工不说,还会影响整个型号产品的进度。“三维模型”则可以及时更改,最大限度地降低了“漏项”的可能性。