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大暑次日迎發(fā)射“冰墩墩”長五B穿越“火線”有妙招
2022年07月24日 15:35 來源:中國新聞網(wǎng)

  中新網(wǎng)海南文昌7月24日電 (馬帥莎 董佳瑩)“大暑前后,衣裳溻透!贝笫,是一年中天氣最熱、濕氣最重的時節(jié),“濕熱交蒸”在此時達(dá)到頂點(diǎn)。大暑次日,中國文昌航天發(fā)射場迎來長征五號B遙三運(yùn)載火箭(簡稱“長五B火箭”)2022年首飛任務(wù),成功發(fā)射問天實(shí)驗(yàn)艙。

 

 

北京時間2022年7月24日14時22分,搭載問天實(shí)驗(yàn)艙的長征五號B遙三運(yùn)載火箭,在我國文昌航天發(fā)射場點(diǎn)火發(fā)射,發(fā)射取得圓滿成功。屠海超 攝

  據(jù)了解,長五B火箭“腰身”粗、“個頭”大,“肚子”里滿滿的“深低溫”液氧液氫燃料占火箭體重的90%以上,堪稱火箭家族中的“冰墩墩”。大暑時節(jié),在低緯高溫之地發(fā)射,“冰墩墩”長五B如何穿越層層“火線”?

  身披“隔熱汗衫”

  “冰墩墩”長五B火箭身體里的液氧溫度達(dá)到零下183攝氏度,液氫溫度可達(dá)零下253攝氏度,接近零下273.15攝氏度的絕對零度。在炎炎烈日下,“冰墩墩”長五B火箭“揮汗如雨”,低溫推進(jìn)劑加注后,箭體表面溫度低,就會出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象,冷凝水順著箭體流下,對箭體結(jié)構(gòu)的防水提出了較大挑戰(zhàn)。

  周身冰冷的長五B火箭在完成加注后需防止貯箱內(nèi)部溫度過高,因此科研人員采用隔熱材料和工藝,在外層設(shè)置了絕熱層,火箭就像披上了一身“隔熱汗衫”,保持箭體在內(nèi)外溫差較大的情況下維持低溫環(huán)境,不但能夠有效減小貯箱內(nèi)部溫度升高,也可以有效緩解箭體外部冷凝水的產(chǎn)生。

  中國航天科技集團(tuán)一院結(jié)構(gòu)系統(tǒng)指揮王乾解釋了“隔熱汗衫”的工作原理:“一方面,團(tuán)隊(duì)通過在整流罩內(nèi)部設(shè)計(jì)排水罩和倒水孔,將艙內(nèi)可能產(chǎn)生的水往外疏導(dǎo);另一方面,在箭體的關(guān)鍵設(shè)備、電纜均采取防水措施,同時箭體部段間的對接面同樣利用涂膠等手段進(jìn)行封堵,防止外部水汽進(jìn)入箭體內(nèi)部!

  全程冷鏈運(yùn)輸

  在執(zhí)行發(fā)射任務(wù)前,約20層樓高、幾百噸重的長五B火箭要從總裝廠房轉(zhuǎn)移到發(fā)射塔架,整個過程需要兩三個小時才能完成。為了避免“冰墩墩”被“熱化了”,設(shè)計(jì)人員為這個“巨無霸”設(shè)置了全程冷鏈運(yùn)輸。

  “大暑前后迎發(fā)射,又是在中午,如果不能保障全程冷鏈運(yùn)輸,金屬發(fā)生熱脹冷縮就會影響煤油貯箱的容量。”中國航天科技集團(tuán)一院長五B火箭副總設(shè)計(jì)師婁路亮說。

  全程冷鏈運(yùn)輸是指在星罩組合體轉(zhuǎn)運(yùn)和火箭轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)過程中,均有空調(diào)向罩內(nèi)輸送常溫干燥空氣,保障問天實(shí)驗(yàn)艙的舒適度。其中,星罩組合體轉(zhuǎn)運(yùn)主要使用轉(zhuǎn)運(yùn)車搭載的吹風(fēng)設(shè)備,火箭轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)過程主要使用活動發(fā)射平臺上的空調(diào)。等火箭到達(dá)發(fā)射區(qū)后,整流罩部分通過空調(diào)口進(jìn)行空調(diào)送風(fēng),各殼段通過艙口進(jìn)行空調(diào)送風(fēng)。

  Plus版空調(diào)房

  問天實(shí)驗(yàn)艙艙體總長17.9米,直徑4.2米,發(fā)射重量約23噸,相關(guān)指標(biāo)比天和核心艙還要高,可謂更“強(qiáng)”更“壯”。為了容納這位“乘客”,科研團(tuán)隊(duì)為其訂制了Plus版空調(diào)房,一個始終保持常溫干燥空調(diào)送風(fēng)的超大整流罩。另外,團(tuán)隊(duì)通過儀器電纜位置的調(diào)整,實(shí)現(xiàn)了整流罩內(nèi)的空間優(yōu)化,使問天艙的“乘客”更加舒適。

  “乘客是第一位的,除了大空間,我們還要盡量保障它的溫濕度條件。”婁路亮說,“冰墩墩”長五B火箭的整流罩上共設(shè)置了兩路送風(fēng)接口,送風(fēng)空調(diào)能夠滿足超大空間送風(fēng)要求,保障問天艙始終處于舒適環(huán)境。

  此外,整流罩的頭錐部段選用了馮•卡門錐曲線,頭錐高度達(dá)到5米以上,能夠大大降低火箭在大氣飛行中的氣動加熱,保障整流罩內(nèi)外溫差較小。同時,設(shè)計(jì)人員在整流罩外側(cè)粘接可以隔熱的軟木,能有效減小因氣動加熱引起的罩內(nèi)溫度升高,避免問天艙在穿越大氣層時被炙烤。(完)

原標(biāo)題:大暑次日迎發(fā)射“冰墩墩”長五B穿越“火線”有妙招

編輯:葉霖嘉