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刚刚成功首飞的长征五号B,经历了一段不为人知的“减肥之路”
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来源:上观新闻 作者:刘锟 2020-05-05 20:04
摘要:上海航天研制的四个助推模块提供90%的起飞动力。

“新箭”送“新船”!5月5日傍晚时分,长征五号B成功将我国新一代载人飞船试验船送入预定轨道,拉开了我国载人航天三步走之第三步——建造空间站的序幕。空间站是中国航天事业追梦之旅的又一新起点,长征五号B作为空间站实验舱的运输工具,代表着当前的航天实力。

一眼看过去,这次成功发射的长征五号B遥一运载火箭与之前的三发长征五号运载火箭看似没有大区别,但当深入了解后,才发现经过多次的技术改进,“胖五”也在不断地成长。

值得关注的是,中国航天科技集团上海航天技术研究院承担了长征五号B四个助推器以及外部安全系统、芯级配套电池等研制,提供90%的起飞推力。而这次四个巨大的助推器,经历了一段不为人知的“瘦身”历程。

“胖五”家族助推模块的头锥由于飞行动力的需求,它和长征火箭家族中的其他兄弟姐妹们有所不同,从侧面看上去呈现出一个三角形状,从正面看上去就像一个萌萌的“小企鹅”嘟囔着小嘴。

据长征五号B运载火箭助推结构系统设计师林连镔介绍,由于长征五号系列火箭采用了前捆绑点主传力的结构,在助推器头锥的前捆绑点处受到高达300多吨的偏置集中力。为了有效扩散和支撑如此大的偏置集中力,增强与前捆绑点处相连的偏置集中力承载结构,在看似“小企鹅”的斜头锥里运用了增强强度的承力结构,但是由于它的放射性结构,使得“小企鹅”的体重一直居高不下,也使该结构占到整个头锥重量的60%以上,经设计师团队分析,此处减重空间最大。

长征五号B助推模块。

上海航天技术研究院长征五号助推研制团队通过“拓扑优化技术”对头锥传力路径进行优化,基于拓扑优化结果对捆绑点下方集中承载和扩散结构开展工程化减重优化设计——将原头锥捆绑点下方“多层放射筋壁板+主承力桁条”的多层结构串联的集中力承载扩散结构,优化为结构更加连续、承载效率更高的“主承力桁条+主承力厚板”的新型并联共承力形式,实现头锥结构减重约12%,近150公斤。

同时,设计师还从内部挖潜,据长征五号B运载火箭助推动力系统副主任设计师李会萍介绍,根据前几发长五的飞行实际,煤油箱的增压气瓶余量较大,经过讨论和分析验证,在长征五号B每个助推器中都减少了1个气瓶,至少减重23公斤。另一方面,取消后处理管路之后,每个助推至少减重16公斤。

栏目主编:刘锟 文字编辑:刘锟
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