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“长征七号”上的秘密:全研制流程无纸质图纸

时间:2016-06-26 19:05:21   作者:   来源:   阅读:381   评论:0
    6月25日20时00分,我国载人航天工程为发射货运飞船而全新研制的长征七号运载火箭,在海南文昌航天发射场点火升空,约603秒后,载荷组合体与火箭成功分离,进入近地点200千米、远地点394千米的椭圆轨道,长征七号运载火箭首次发射圆满成功。

  据介绍,长征七号运载火箭为两级结构,捆绑四枚助推器,全长53.1米,起飞质量597吨,近地轨道运载能力13.5吨,采用了液氧煤油发动机等新技术,是绿色、无毒、无污染的新一代中型运载火箭,将有效提升我国进出空间的能力。

“长征七号”上的秘密:全研制流程无纸质图纸

  海南文昌航天发射场是全新建设的低纬度滨海发射场,具有生态、环保、开放的鲜明特点。它的建成投入使用,将进一步提高我国航天发射能力,优化我国航天发射场总体布局。

  长征七号运载火箭首飞,是载人航天工程空间实验室飞行任务的开局之战,实现了“成功首飞”的预定目标,为后续任务打下了坚实基础。

  这次发射,旨在验证长征七号运载火箭设计正确性和各项性能指标,考核海南文昌航天发射场系统执行任务能力,检验工程相关系统间的协调性和匹配性。同时,长征七号火箭搭载多用途飞船缩比返回舱等载荷,将开展相关技术试验。这是长征系列运载火箭的第230次飞行。

  “长七”研制流程没有一张纸质图纸;和生娃一样,火箭“脐带”将在起飞前脱落……这些藏在“长七”身上的小秘密,你知道哪些?

(一)“长七”全研制流程无纸质图纸 还用上了“虚拟现实”

  你知道吗,“长七”火箭在全研制流程没有一张纸质图纸,航天科技工作者称火箭设计从纸质“连环画”变成了“3D电影”。在生产加工阶段火箭实现了“一键式”加工。

  原来,工艺员加工某金属零部件,首先要根据二维图纸画出工序草图、手工编制工艺规程,然后进行车、铣、镗等系列工序。现在,从原材料变为成品,只需按动数控机床按钮即可完成,且合格率达100%,可谓是一键定“乾坤”,极大地提升了生产质量和效率。

  在试验、装配阶段,“数字火箭”应用了“虚拟现实技术”,对火箭进行虚拟装配、虚拟试验,真实模拟火箭实际装配和试验环境,提前预见可能发生的问题,确保了火箭试验、装配“一次成”。

(二)大个子“长七”火箭转场能转弯

  因为要和长征五号火箭共用一个转运轨道,节省占地面积,“长七”火箭在转场过程中要拐4 个60 度的弯。

  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。而火箭转弯时的速度也是有讲究的。由于火箭转场时“头”部包裹着卫星,行走起来“头重脚轻”,因此要“小步慢行”,转弯时速度不能超过每分钟15米,行驶速度每分钟不能超过30 米。汽车要转弯,转动方向盘就能轻松完成。而火箭转弯则要依靠活动发射平台。

  别小瞧这个转弯,为攻破这项技术难题,航天科技集团一院专门成立项目组,并进行了大量的仿真计算和试验。经过3 年的努力,才取得发射平台转弯行走原理试验的成功。

  长征七号地面设备副主任设计师吴梦强说:“这是航天发射支持系统的一次重大突破。目前,除日本外,我国是第2 个掌握‘单轨差速转弯行走技术’的国家,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。”

(三)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。火箭在到达发射场之后,也有着这样重要的“脐带”,它就是火箭的加注管道、供气管道、空调管道以及电缆等。与母体内的脐带有着异曲同工之妙,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”在火箭起飞前通过遥控自动脱落。作为新一代运载火箭,长征七号还有这专门承载火箭加注管道、供气管道的装置——脐带塔。

  长征七号地面设备副主任设计师吴梦强介绍说,长七火箭将首次在非内陆发场执行发射任务,而我国台风预测能力仅能提前1 周,天气的不确定性决定了火箭不能在发射阵地如此长时间工作,为此,设计人员专门设计了脐带塔,火箭转场过程中可以保证所有连接状态不变,到发射阵地后直接进行加注发射,缩短在火箭发射阵地的测试时间。”

(四)“长七”火箭是坐“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?航天科技集团一院长征七号运载火箭总体设计人员王旭说:“火箭走公路、铁路,就像坐‘硬板床’;乘船走海运,就好似坐‘沙发’。海运是目前火箭运输方式中,最理想的选择。”

  运输方式是否平稳的考量项目是过载环境。“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,以及多种海况下的数据。结果显示,海运过载环境数据仅为铁路运输的三分之一、公路运输的二分之一。过载数据值越低,火箭的运输环境就越平稳。

  同样,海运有效减少了火箭运输中产生的振动,可以很好地保证火箭内部设备的安全。

(五)“长七”之后,“长五”跟上!

  中国航天科技集团公司副总经理杨保华介绍说,中国目前高度最高、体积最大、运载能力最强的火箭“长征五号”,也将于今年下半年迎来首飞。

  长征五号火箭完全采用无毒无污染推进剂,火箭起飞质量约869吨,具备近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨的运载能力,与国际上主流运载火箭的运载能力相当,将承担发射嫦娥五号、空间站核心舱以及火星探测等具有里程碑意义的国家重大专项工程任务。

  此外,中国航天科技集团公司计划通过5年的时间,突破重型运载火箭的一系列关键技术,为重型运载火箭的首飞打下基础。中国也将瞄准世界前沿技术发展趋势,全面开展空射运载火箭、可重复使用运载火箭、空间运输平台等更为前沿技术领域的预先研究工作,实现飞行演示验证。

(六)到2020年在轨航天器数量超过200颗

  预计到2020年,中国在轨航天器数量超过200颗,年均发射数量达到30次左右。届时中国航天在核心技术的掌握方面要与美俄传统航天强国相当。

  在载人航天工程领域,中国航天科技集团公司将在“十三五”期间完成空间实验室任务,完成空间站试验核心舱建设。在深空探测领域,将开展探月工程三期任务,目标是实现“绕、落、回”三步走战略。

  “十三五”期间,嫦娥四号任务全面启动,嫦娥五号进入决战阶段,北斗导航系统加速全球组网,天宫二号和神舟十一号发射对接,高分三号卫星、风云四号气象卫星以及硬X射线调制望远镜探测卫星、量子科学实验卫星等空间科学新型卫星将实施发射……多项重要航天任务即将实施。


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