长征五号B运载火箭发射成功 陆媒列四大“黑科技”
昨日(5日)下午,由中国航天科技集团有限公司第一研究院研制的长征五号B遥一运载火箭发射成功,成功将新一代载人飞船试验船送入预定轨道。这也是长征五号B运载火箭的首次飞行任务。
长征五号B运载火箭是在长征五号运载火箭基础上改进研制而成,为中国首个一级半构型火箭。全箭总长约53.66米,起飞质量约849吨,起飞推力约1078吨,近地轨道(LEO)运载能力不低于22吨。
陆媒《澎湃新闻》列出其四大首创的航天“黑科技”,使之成为载人航天工程空间站建设的主力火箭。
黑科技一:超大整流罩
整流罩是运载火箭的重要组成部分,用于保护卫星或其他有效载荷免受气动力、气动加热及声振等有害环境的影响。长征五号B火箭拥有目前中国最长最大的整流罩,整流罩长度达到20.5米、直径5.2米,可以轻松的将10枚捷龙火箭装入其中(捷龙一号火箭总长19.5米,直径1.2米)。如此宽敞的空间,也是为了发射空间站核心舱和实验舱而量身打造的。
为改善气动特性,长征五号B火箭整流罩采用流线型的曲线外形,可以更好地减小空气阻力,减轻载荷影响。以此制造的整流罩展开之后并不是一个平面,而是立体的,制造难度高于锥形整流罩。
黑科技二:“零窗口”发射
火箭发射窗口是指允许火箭发射的时间范围,一般是根据卫星或飞船入轨要求以及多种限制条件综合权衡后确定的。“零窗口”是指发射时间范围为零的发射窗口,也就是要求火箭必须分秒不差的点火升空。
作为未来发射空间站核心舱和实验舱的火箭,空间交会对接任务对长征五号B火箭提出“零窗口”发射的需求,发射时间精度误差要控制在1秒以内。作为采用液氢、液氧等低温推进剂的“冰箭”,长征五号B火箭的“零窗口”发射有著高的技术含量和更大的技术难度,也开创了新一代运载火箭“零窗口”发射的先河。
黑科技三:大直径舱箭分离
空间站舱段和长征五号B火箭的连接接口直径超过4米,要将两者成功分离并不容易,需要考虑可靠性、冲击环境等多个方面的因素,既要确保安全分离,又要尽量将分离过程中出现的冲击环境等不利影响降到最低。
长征五号B火箭研制团队围绕降低和改善冲击环境,对多种降冲击方案进行比较和试验后,采用“双隔冲框+阻尼盒”的降冲击方案,并应用“颗粒阻尼技术”。“颗粒阻尼技术”是一种新型振动被动控制技术,通过颗粒体和阻尼器构成一个耦合、封闭的非线性系统,依靠摩擦和非弹性碰撞,迅速地耗散动能,实现减振降噪的效果。经过试验验证,舱箭分离界面的分离得到有效改善。
黑科技四:大推力直接入轨
作为一级半构型的火箭,长征五号B火箭利用一级火箭直接将有效载荷送入预定轨道。
研究团队通过采用姿态控制增益优化方法,提高火箭姿态控制精度;通过采用多方法联合的复合制导方案,有效降低制导误差对精度造成的影响,帮助火箭在分离时处于最佳“姿态”和最准位置。
同时,为提高舱箭分离后的安全裕度,增加了反推功能,确保舱箭分离后,火箭一级箭体可以避开空间站舱段的轨道面。经过仿真分析、系统综合实验、半实物仿真试验等考核评估,大推力直接入轨精度控制和分离安全控制技术的有效性得到了验证,长征五号B火箭成为第一型只靠一级飞行就能实现有效载荷精确入轨的火箭。
(澎湃新闻)