长征B首飞成功(你想知道的都在这里!)
长征五号乙火箭承担本站核心舱的发射任务空。今天,有关专家就长五乙相关火箭的研制情况回答了记者的提问。
问:为什么要发展长五乙火箭?它的未来用途是什么?你将承担什么样的任务和使命?
答:长征五号乙运载火箭是中国航天科技集团公司一院研制的新一代大型液体运载火箭。它是一级半火箭,核心直径5米,捆绑了4个直径3.35米的助推器。整个火箭全长约53.66米,起飞质量约849吨,起飞推力约1068吨,近地轨道(近地点200公里,远地点400公里,轨道倾角约42度)。长征五号乙运载火箭是专门为载人航天工程空建设而研制的新型运载火箭。载人航天工程的第三步将是建造载人空站。该项目的目的是掌握空站组装技术,构建我国完整的载人空站工程体系。2011年11月,长征五号乙运载火箭正式立项,通过一级半构型承担发射空站舱任务。2020年5月5日,长征五号乙运载火箭首飞成功,完成技术方案验证。长征五号乙遥二至遥四火箭将完成空间站空三个舱段的发射任务。
问:长征五号乙和长征五号有什么区别?有哪些相同?
答:长征五号运载火箭和长征五号乙运载火箭属于长征五号火箭系列。两型火箭共用5米大直径火箭结构研制、大推力液氧氢发动机技术、大推力液氧煤油发动机技术、大型移动发射平台技术、系统级冗余控制技术等关键技术。然而,这两种类型的火箭在设计和使用上有许多不同之处。从构型上看,长征五号运载火箭采用两级半构型,由芯一+助推器+芯二+星罩组合而成;长征五号乙运载火箭采用一级半构型,由芯级+助推器+星罩组合而成。
从外形上看,长征五号乙运载火箭与长征五号运载火箭 的区别在于整流罩。长征五号运载火箭整流罩长约12.3米,长征五号乙火箭整流罩长20.5米,是目前我国 的火箭整流罩。从使用上看,长征五号运载火箭一般用于发射高轨道大型卫星和各种深空空探测器,如石坚20号卫星、嫦娥五号月球探测器、火星探测器等长征五号乙运载火箭主要用于发射近地轨道大型卫星和航天器,如载人空站的核心舱和实验舱。
运载能力方面,长征五号火箭在地球同步转移轨道(GT0)的运载能力约为14吨,长征五号乙火箭在近地轨道(LEO)的运载能力约为25吨。
问:长五B是一级半火箭,比长五B少一级,这种“减法”是否意味着其研制难度会大大降低?
答:长征五号B和长征五号是同一火箭系列的不同配置,说“减法”不太合适。长征五号B和长征五号共享了核心级和助推器的大部分关键技术,减少了部分研制工作量。但从研制难度来看,长五B这种一个半构型的火箭,在我国还是 次,涉及到一些独特的技术特点,也是研制的重点和难点。
与长征五号相比,长征五号乙是我国首次采用一级火箭作为末级,不加姿态调整和速度修正,直接将有效载荷送入轨道。一级发动机熄火,140吨左右的推力在几秒钟内消失,相当于一辆高速列车突然“刹车”,要稳稳停在指定位置,然后让“乘客”顺利下车。为此,研究团队攻克了大推力直接入轨的关键技术,满足了有效载荷在姿态控制和制导精度控制上的目标。
与长征五号相比,长征五号乙变得更轻,火箭飞行速度更快,飞行中的过载更大,这对火箭上的设备环境耐受能力提出了新的考验。
问:从外形上看,五b长身材比五长身材稍短,但“头”却比五长身材大很多。为什么要做这么大的整流罩?这个尺寸的整流罩在设计和制造上有什么新的突破?
答:与长征五号相比,长征五号B的头部更大。长征五号火箭整流罩长约12.3米,长征五号乙火箭整流罩长20.5米。是中国现役运载火箭使用的 整流罩。它是专门为发射载人航天工程的核心舱和实验舱空而设计的,可以说是整流罩由端部、冯卡门锥段、组合式前柱段、后柱段和转接架组成。整流罩的可靠分离对研制人员来说是一个关键问题。科研人员多次进行仿真分析和分离试验,采用弹性整流罩分离仿真技术和大型整流罩地面分离试验技术解决了这一难题。
此外,整流罩的气动热效应更加明显,尤其是安装在整流罩附近的火工品所处的环境更加炎热,这对火工品提出了新的考验。因此,专门进行了相关的分析、研究和试验工作。
问:与现役其他型号火箭相比,长五B有哪些特殊设计?
答:长五乙火箭的独特之处包括:一是超长整流罩的研制。长征五号乙火箭整流罩采用流线型冯卡门曲线形状,可以更好地减小空空气阻力,降低载荷影响。作为我国最长最重的整流罩,另一个技术难点在于如何实现安全可靠的分离。经过多方案比较,最终确定了旋转分离方案。通过大量的仿真分析和预测,对整流罩分离方案进行了评估,并进行了多次整流罩分离试验,有效验证了设计的正确性和各系统接口的协调性。
二、低温火箭“零窗口”发射技术。作为未来发射空站核心舱和实验舱的火箭,空站交会对接任务要求长征五号乙“零窗口”发射,发射时间精度误差要控制在1秒以内。为了实现“零窗口”发射,所有火箭系统都应确保在点火前一段时间完成所有准备工作,并在就绪状态下等待点火。因为低温推进剂加注后会被“蒸发”消耗,所以发射的准备状态并不是越早越好,而是要完全按照时间要求来完成。研究团队从提高系统发射可靠性和优化发射流程两个方面开展工作。通过可靠性测试和分析,提高了关键系统的可靠性。通过优化预发射流程,进一步提高各系统对“零窗口”发射的适应能力。
第三,大直径舱体火箭的分离技术。长征五号乙火箭课题组开展了降低和改善撞击环境专项研究。在比较和测试了各种减振方案后,采用了一种新型的被动振动控制技术。经过试验验证,火箭分离接口的分离得到了有效改善,在空站舱段“下车”时可以感受到火箭的“温柔”。
第四,大推力直接轨道技术。为了确保轨道精确安全,R D团队从轨道姿态控制、轨道精度控制和分离安全控制三个方面开展了研究工作。采用姿态控制增益优化 ,提高了姿态控制精度。采用多 组合的复合制导方案,有效降低了制导误差对精度的影响。同时,为了提高舱体火箭分离后的安全裕度,增加了两个反推火箭,保证舱体火箭分离后 级火箭体能够避开空之间的站舱段轨道面。通过仿真分析、系统综合试验和半实物仿真试验评估,验证了大推力直接轨道精度控制和分离安全控制技术的有效性。