從今天開始,長徵七號進入發射的「時間窗口期」。目前長徵七號已通過各項測試,待完成火箭燃料加注及一系列準備後,即可發射升空。
長徵七號運載火箭首飛意義重大,作為新一代中型運載火箭,「長七」將大幅提升中國航天的綜合實力。那麼,本次發射有哪些亮點?為了適應海南多雨多颱風的特點,「長七」又做了哪些準備呢?
下面請跟隨小編,一起去看看「長七」首飛都有哪些你不知道的秘密。
1、長徵七號火箭可中雨發射
現役火箭發射選擇窗口時都會避開雷雨天,而長徵七號運載火箭則能實現中雨發射,這是因為新一代運載火箭是做了「防水」設計的。
文昌發射場氣候潮溼,降水量大,全年12小時內降水5至15毫米的中雨較多。為此,火箭研製人員要保證火箭能夠中雨發射,這就要求火箭要做好「防水」。
火箭怎麼防水呢?方法其實很簡單。一種是疏導,無論冷凝水還是雨水,通過一些特殊設計讓水不要流到火箭內部;另一種就是封堵,比如箭體結構上的一些螺栓的縫隙處,都要經過防水膠等專門的手段處理。
△長徵七號對水的防護武裝到了螺栓每一處都要經過防水膠處理
2、「長七」可抵八級風
文昌發射場有隨距地面高度而變化的「淺層風」,也就是說,距地面五六十米高的地方的風速要遠高於地面風速,通常地面感受到的是微風,火箭一級箭體的地方可能感受到的就是大風了。這給『長七』火箭垂直轉運增加了難度。
△長徵七號在垂直轉運中
為了提高抗風能力,「長七」火箭型號隊伍設計了一個「防風減載裝置」。這樣一來, 「長七」火箭不再怕「大風」天氣,可全天候轉場。
3、火箭燃料加注可停放24小時
「長七」運載火箭在海南發射場合練,低溫燃料加注後成功停放24小時,創下了低溫燃料停放時間最長紀錄。新一代運載火箭,有多種發射任務需求,且發射前程序複雜,停放24小時,可為成功發射爭取更多有利時間,提高火箭發射的可靠性。
「長七」為代表的新一代運載火箭,加注的推進劑分別是液氫、液氧和液氧、煤油,都是低溫燃料,其中液氫的溫度達-253℃,液氧的溫度達-183℃。液氫液氧燃燒後產生的是水,無毒無汙染,且大大提高了火箭的運載能力。但目前加注後停放最長時間為24小時。
為何低溫燃料加注後僅能停放24小時呢?原來,低溫燃料不僅溫度極低,且易燃易爆易蒸發,停放中的火箭就像「炸彈」。低溫燃料加注後,試驗現場的發射塔就像是個「大冷庫」,不僅工作人員要在低溫環境中作業,箭體上的部分儀器設備也要面臨低溫環境的考驗。而且,低溫燃料極易蒸發,加注後停放的24小時內,需補加3至5次。
4、火箭起飛20秒噴400噸水
新一代運載火箭發射時與其他火箭不同的是:發射平臺旁的「大流量噴水降溫降噪系統」要給發射平臺噴水降溫,否則火箭發射臺內部的儀器設備很可能因高溫受影響。
發射臺溫度瞬間3000度
火箭點火起飛時,箭體尾部噴出的火焰幾乎「直擊」發射平臺,使得發射平臺瞬間接近3000度,足以溶化絕大多數金屬和非金屬材料。
國際上先進的降溫方法是噴水降溫,這一方法也將出現在新一代運載火箭發射中。設計人員研製了一個「大流量噴水降溫降噪系統」:噴水系統分兩級,一級位於發射平臺上,在火箭發動機點火前給發射平臺噴一層5釐米厚水膜,二級位於發射平臺兩旁5米高空,在火箭飛達5米高以後向箭體尾部火焰中心噴水,兩級噴水設施各噴20餘秒,完成400噸的噴水量,使發射平臺核心區降溫幅度在1000度左右。
△發射平臺上的噴水閥門
5、火箭發射平臺要塗「防曬霜」
火箭發射點火的剎那,溫度高達2800℃,發射平臺既要能承受強熱流的衝刷,又要耐得住強高溫。為延長發射平臺的使用壽命,在每次火箭發射前,航天科技集團一院相關技術人員就要奔赴發射基地,為即將執行發射任務的平臺表面塗覆大面積「防曬霜」——特種防護塗層。
兩千平方米平臺塗四噸「防曬霜」
火箭發射平臺要塗覆的面積可不是「一張臉」大小,而是多達兩千平方米,光噴塗用料就要用上將近4噸。在發射平臺噴塗前,要先將4噸多的料配備好,用七八臺打磨機同時開工,將因為上次發射燒蝕的平臺表面打磨好,再用幾百公斤的溶劑清洗後,才能給發射平臺塗覆新的防護塗層。
6、「長七」坐「沙發」去的發射場
火箭從研製地到發射場通常有3種運輸方式——公路、鐵路、海運,哪種方式更「舒適」呢?長七總體設計人員形象地打了個比方:「火箭走公路、鐵路,就像坐『硬板床』;乘船走海運,就好似坐『沙發』。」
2016年5月7日,長徵七號火箭運抵天津港碼頭
2016年5月14日,遠望21號火箭運輸船駛入海南文昌清瀾港
「長七」火箭合練箭作為海運中「第一個吃螃蟹」的火箭,型號隊伍在它的芯一級、芯二級、助推器、整流罩上,及它乘坐的船上、裝載的貨櫃上,布了30個測點,詳細記錄了起航、拋錨、起錨、靠港,以及多種海況下的過載環境數據和振動環境數據。
事實證明,海運的振動環境優於其它運輸方式,可以很好地保證火箭內部設備的安全。
7、「長七」火箭垂直轉運能轉彎
長徵七號火箭在轉場過程中要拐4個60度的彎。為何要拐彎?是因為要和長徵五號火箭共用一個轉運軌道,節省佔地面積。
在海南文昌發射場,「長五」火箭的轉運軌道是筆直的。「長七」火箭從技術陣地轉到發射陣地,必須拐彎。而怎麼拐、拐幾個彎才能使火箭行走省勁兒又安全呢?
設計人員通過大量的計算,得出要轉4個彎,轉彎半徑為20米,最大轉彎角度在60度左右,這樣火箭轉彎最省勁兒。
△會拐彎的發射平臺
火箭發射平臺長26米、寬23米、重1800噸,這個「大傢伙」又沒有方向盤,轉彎可沒有那麼簡單。設計人員經過3年的努力,才取得發射平臺轉彎行走試驗的成功。我國也是繼美國、歐空局、日本之後第4個掌握「發射平臺轉彎行走技術」的國家,縮短了我國在發射設備領域與其它航天大國的差距。
8、火箭也有「臍帶」
胎兒在母體裡的10個月,臍帶起到了至關重要的作用,它為胎兒吸取養料、排除廢料。火箭在到達發射場之後,也有著這樣重要的「臍帶」,與母體內的臍帶有著異曲同工之妙,它就是火箭的加注管道、供氣管道、空調管道以及電纜等等,它們向火箭源源不斷地輸送燃料、供氣以及調節體溫。
現役火箭的管道、電纜都在發射塔架上,這些「臍帶」要一直工作到火箭起飛前。而長七有了專門的承載火箭加注管道、供氣管道的裝置——臍帶塔。
長七火箭的臍帶塔特別之處在於,它的兩側裝有6根擺杆,內部鋪設有加注、供氣、空調管路和箭上眾多控制電纜,以及配氣臺和中頻電源房間,因此它的結構及組成是最複雜的,這也意味著我國運載火箭的研製技術又邁出了一大步。
9、火箭體重90%是燃料
火箭是個「鋼筋鐵骨」的大個子,體重幾百噸,這個大傢伙體重的90%甚至更多都是燃料。
以長徵七號火箭為例,火箭的總體重近600噸,箭體外殼、電纜、儀器等重量加在一起只有50餘噸,其餘都是液氧煤油推進劑的重量。火箭是衛星等載荷通往太空的「專車」,對於這輛「專車」來說,車本身的自重越小越好,能提供動力的燃料越多越好。因為這樣,就可以把儘可能多的「運量」留給「乘客」。
10、「長七」火箭實現「全三維」總裝
長徵七號運載火箭實現了「全三維」總裝,以直觀的三維模型取代了二維圖紙,既能減少重複勞動,又能進一步提升產品質量和效率。
「三維模型」的好處在於可以避免「漏項」。二維圖紙的出圖周期比較長,如果型號產品的技術狀態發生了改變,會以更改單的形式下發到車間。一旦更改多了或者更改信息沒能及時傳達,很可能就會出現「漏項」。遇到這種情況,工人師傅們要返工不說,還會影響整個型號產品的進度。「三維模型」則可以及時更改,最大限度地降低了「漏項」的可能性。
長徵七號,我們等待你點火的那一刻!加油!
責任編輯:郭祖瑩