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為全箭提供90%動力 “上海力量”托舉起“胖五”一飛衝天
2019-12-27 23:57:14 來源: 新華網
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  新華社上海12月27日電 題:為全箭提供90%動力 “上海力量”托舉起“胖五”一飛衝天

  新華社記者張建松

  12月27日20時45分,長徵五號遙三運載火箭發射實踐二十號衛星取得圓滿成功。“胖五”的4個助推器,是目前國內最大的低溫液體助推器,為全箭提供了90%的動力,是長徵五號火箭起飛的主要動力源,由中國航天科技集團八院承制,“上海力量”托舉起“胖五”一飛衝天。

  “撐得住、點得著、分得開”

  據中國航天科技集團八院院長張宏俊介紹,在這次任務中,八院負責長徵五號遙三運載火箭的4個3.35米助推模塊抓總研制、助推伺服係統、配套芯級外安單機、天饋、電池等近200種産品。

  作為目前國內最大的低溫液體助推器,長徵五號助推器的研制歷程長達10年。科研團隊突破了低溫POGO分析和抑制技術、偏置集中力設計分析與試驗技術、氦加溫增壓技術、尾部防熱技術等14項重大關鍵技術攻關,保證了助推器“撐得住、點得著、分得開”。

  “撐得住”,是指長徵五號加注完成後,4個助推器要承擔全箭860多噸的重量。同時,每個助推器安裝2臺120噸液氧煤油發動機,起飛段也主要依靠助推器8臺液氧煤油發動機的推力。“點得著”,是指助推器的增壓輸送係統,能夠創造滿足液氧煤油發動機點火的條件,並在飛行中提供穩定的推力。“分得開”,是指助推器推進劑耗盡後,芯級與助推器之間的前後捆綁連接結構能夠可靠解鎖,實現助推器與芯級的安全分離。

  早在2017年7月,此次發射的長徵五號4個助推模塊就已經運抵天津廠房,至今已存放27個月。這期間,八院科研團隊開展了“再設計、再分析、再確認”工作。

  長徵五號助推模塊採用了120噸大推力液氧煤油發動機,其産生的最高壓強達500個大氣壓。要控制好這種壓力,火箭的增壓輸送係統非常關鍵,高壓電磁閥是增壓輸送係統中的重要部件。

  在合練箭進行多次試驗後,設計師發現電磁閥非金屬部分容易出現凹坑,存在一定隱患。閥門專業設計師更改設計,研制出“不銹鋼基體+非金屬”復合結構。更改部分的結構僅幾毫米,在不到一個小拇指指節大小的零件上,加工出尺寸精密的凹槽,並進行非金屬的鑲嵌,最終解決了凹坑隱患,提高了電磁閥可靠性。

  打造“最可靠的能量供給站”

  中國航天科技集團八院811所承擔了長徵五號箭上電池的研制工作,為打造“最可靠的能量供給站”,811所在總體的要求下,開展了一係列可靠性試驗及調整。

  據長徵五號電池技術負責人王冠介紹,此次發射的長徵五號上的電池,最大的變化是電池組的“座椅”變了,安裝方式由綁帶式變成了支腳安裝。為進行這種改變,型號設計人員做了大量倣真和驗證試驗,確定方案後,對所有技術文件進行了更改,對所有已交付的電池組進行外殼更換。

  36臺電池組,每臺電池組有19-20個單體電池,重新裝配時必須保持原樣;36臺電池組裏面的每個跨接片、每個螺母,也都必須原封不動地裝回原處,而一臺電池組最多有57片跨接片、80個螺母。在主管工藝師張曉霞帶領下和“上海工匠”顧威團隊助陣下,這項極為精細而復雜的更換工作圓滿完成。

  不同于其它常溫火箭,長徵五號是加注液氫和液氧的“冰箭”。根據此次型號預案要求,在極端情況下,電池暴露在-10℃的環境44小時,也能滿足型號飛行使用要求。為此,科研人員首先制定了一係列預案,確保低溫環境下加溫係統的可靠性;其次,在電解液加注操作時,通過提升浸潤度提高電池性能。兩種手段並用,確保電池性能穩定。

  為了全力以赴確保箭上電池的可靠性,811所還對電池原材料、零部件到最終成品,從源頭到最終所有的設計參數進行了梳理。同時,對全級次的供應商也進行梳理,制定關鍵外協外包管控措施,梳理關鍵外協點,每級都要簽署質量承諾書。經過可靠性增長試驗,評估電池可靠性達到了0.99996。

  讓每一步都走得更扎實

  長達27個月的存放,長徵五號運載火箭的4個助推器很多零部件産品,都已經瀕臨或者已經超過最佳的使用期限。例如,插頭熱縮套管根部的熱縮膜、電纜表面的薄膜膠帶、貯箱的低溫隔熱泡沫等,這些都是“牽一發而動全身”的關鍵産品。

  中國航天科技集團八院149廠作為4個助推器的總裝單位,在十幾萬個零件中,開展了産品超期風險識別,區分關鍵産品和非關鍵産品。對于關鍵産品,進行核心部件同批次産品的箭下復驗;對于非關鍵産品,進行箭上加固和替換填補措施,將潛在問題逐一排查。即使整箭復測結果良好,研制團隊還精益求精,將合練箭助推模塊上的單機或部件拆下,送回上海復測。

  箭體停放在天津總裝廠期間,他們先後開展了結構係統、氣瓶增壓、閥門、測量控制單機等産品檢查及復查工作6大項,46個小項的匹配性測試,實時關注貯箱、單個産品的氣密性能。

  總裝團隊負責人余小波説:“每個助推模塊、每個項目,我們都要進行3-4次實驗,加上前後五次狀態附件和匹配性測試,助推器的每個零部件,我們至少有二三十次的親密接觸。只有讓每一步都走得更扎實,我們的心裏才更踏實。”

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【糾錯】 責任編輯: 徐海知
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