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為全箭提供90%動力 “上海力量”托舉起“胖五”一飛沖天

2019年12月28日 09:01 | 來源:新華社
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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”一飛沖天

新華社記者張建松

12月27日20時45分,長征五號遙三運載火箭發(fā)射實踐二十號衛(wèi)星取得圓滿成功。“胖五”的4個助推器,是目前國內(nèi)最大的低溫液體助推器,為全箭提供了90%的動力,是長征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”一飛沖天。

“撐得住、點得著、分得開”

據(jù)中國航天科技集團八院院長張宏俊介紹,在這次任務(wù)中,八院負責長征五號遙三運載火箭的4個3.35米助推模塊抓總研制、助推伺服系統(tǒng)、配套芯級外安單機、天饋、電池等近200種產(chǎn)品。

作為目前國內(nèi)最大的低溫液體助推器,長征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(shù)、偏置集中力設(shè)計分析與試驗技術(shù)、氦加溫增壓技術(shù)、尾部防熱技術(shù)等14項重大關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),保證了助推器“撐得住、點得著、分得開”。

“撐得住”,是指長征五號加注完成后,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(fā)動機,起飛段也主要依靠助推器8臺液氧煤油發(fā)動機的推力。“點得著”,是指助推器的增壓輸送系統(tǒng),能夠創(chuàng)造滿足液氧煤油發(fā)動機點火的條件,并在飛行中提供穩(wěn)定的推力。“分得開”,是指助推器推進劑耗盡后,芯級與助推器之間的前后捆綁連接結(jié)構(gòu)能夠可靠解鎖,實現(xiàn)助推器與芯級的安全分離。

早在2017年7月,此次發(fā)射的長征五號4個助推模塊就已經(jīng)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(shè)計、再分析、再確認”工作。

長征五號助推模塊采用了120噸大推力液氧煤油發(fā)動機,其產(chǎn)生的最高壓強達500個大氣壓。要控制好這種壓力,火箭的增壓輸送系統(tǒng)非常關(guān)鍵,高壓電磁閥是增壓輸送系統(tǒng)中的重要部件。

在合練箭進行多次試驗后,設(shè)計師發(fā)現(xiàn)電磁閥非金屬部分容易出現(xiàn)凹坑,存在一定隱患。閥門專業(yè)設(shè)計師更改設(shè)計,研制出“不銹鋼基體+非金屬”復(fù)合結(jié)構(gòu)。更改部分的結(jié)構(gòu)僅幾毫米,在不到一個小拇指指節(jié)大小的零件上,加工出尺寸精密的凹槽,并進行非金屬的鑲嵌,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所承擔了長征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,開展了一系列可靠性試驗及調(diào)整。

據(jù)長征五號電池技術(shù)負責人王冠介紹,此次發(fā)射的長征五號上的電池,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(shè)計人員做了大量仿真和驗證試驗,確定方案后,對所有技術(shù)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臺電池組里面的每個跨接片、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(lǐng)下和“上海工匠”顧威團隊助陣下,這項極為精細而復(fù)雜的更換工作圓滿完成。

不同于其它常溫火箭,長征五號是加注液氫和液氧的“冰箭”。根據(jù)此次型號預(yù)案要求,在極端情況下,電池暴露在-10℃的環(huán)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系列預(yù)案,確保低溫環(huán)境下加溫系統(tǒng)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。兩種手段并用,確保電池性能穩(wěn)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(shè)計參數(shù)進行了梳理。同時,對全級次的供應(yīng)商也進行梳理,制定關(guān)鍵外協(xié)外包管控措施,梳理關(guān)鍵外協(xié)點,每級都要簽署質(zhì)量承諾書。經(jīng)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,長征五號運載火箭的4個助推器很多零部件產(chǎn)品,都已經(jīng)瀕臨或者已經(jīng)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(fā)而動全身”的關(guān)鍵產(chǎn)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,開展了產(chǎn)品超期風險識別,區(qū)分關(guān)鍵產(chǎn)品和非關(guān)鍵產(chǎn)品。對于關(guān)鍵產(chǎn)品,進行核心部件同批次產(chǎn)品的箭下復(fù)驗;對于非關(guān)鍵產(chǎn)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(fù)測結(jié)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(fù)測。

箭體停放在天津總裝廠期間,他們先后開展了結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、氣瓶增壓、閥門、測量控制單機等產(chǎn)品檢查及復(fù)查工作6大項,46個小項的匹配性測試,實時關(guān)注貯箱、單個產(chǎn)品的氣密性能。

總裝團隊負責人余小波說:“每個助推模塊、每個項目,我們都要進行3-4次實驗,加上前后五次狀態(tài)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,我們的心里才更踏實。”

編輯:李澤杰

關(guān)鍵詞:助推器 長征 五號 電池 產(chǎn)品

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