作者:王佳雯 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2016/11/3 21:12:41
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“胖五”长征五号背后的助推“神技”

 

11月3日,我国新一代大运力运载火箭长征五号在海南文昌卫星发射中心的首秀,吸引了各界关注的目光。

被昵称为“胖五”的长征五号因体格大、力气足而闻名。而把这个“大个子”安全平稳地托举上太空,背后可谓凝聚了不少“小伙伴”的支持。

地面设备:“零失误”交出满意答卷

火箭测试、转场、发射……为配合长五首飞任务,配套的地面设备在前期做了很多准备工作,动力测控系统PXI测试组合就是其中一个重要组成部分。

PXI测试组合是指挥中心获得动力测控系统数据的关键环节,它可以通过采集箭体内芯级/助推发动机上各类压力、温度传感器传来的数据,为发射提供完整的支撑数据。指挥人员就是靠它来获取火箭动力系统的健康状态的。

相较于其他系统,在火箭状态准备的过程中,PXI测试组合的任务还是很繁重的。因为,为了确保火箭状态检测有据可循、火箭发射稳妥可靠,它常常需要连续“加班”几十个小时,以配合其他系统。

要知道,如果在测量过程中出现任何故障,整个试验就可能前功尽弃,PXI测试组合身上的“压力”可想而知。

与此同时,PXI测试组合还是首次在文昌发射场应用、首次在我国自主研制的移动发射平台上使用、应用于首个大型运载火箭型号发射—— 要求高不说,还集“三个第一次”于一身,正因如此,中国航天科工一院动力测控系统PXI测试设备负责人李洁把它看作一块难啃的“硬骨头”就不难理解了。

不过,值得欣喜的是,测量系统PXI自动测控组合以“零失误”的状态为长五首飞任务交上一份满意的答卷。

发射场:直面气候挑战

看似普通的航天发射场,其建设难度远不是普通园区建设可以类比。在确保长征五号首飞任务的顺利完成的过程中,海南文昌发射场的建设就因当地特殊的气候特征而遭遇了不小的挑战,

据了解,为解决文昌航天发射场信息系统的电磁干扰和泄露问题,发射场需要进行电磁防护保障才可投入使用。然而,高温高湿高盐,强台风强降雨强雷暴——文昌发射场特殊的气候特征,对电磁防护的温湿度、洁净度、控制精度和防静电、防火、防雷性等条件提出了更高的要求。

科研人员依据实际问题潜心研究,通过自主研发线路防护装置、加固滤波器等技术手段,最终逐一击破上述难题,成功为文昌发射场“穿”上电磁防护“外衣”。

升空:关键材料化解温度危机

托得起大吨位,也扛得住“高热量”,长征五号火箭此次使用的发动机是目前我国最新一代的大推力液体发动机。这种发动机“力气大”,也让燃气管路饱受高温考验。

工作温度高、空间狭小,发动机的燃气管路不仅工作环境“恶劣”,而且自身的结构也很复杂。如果发动机工作时,燃气管路中产生的大量余热无法加以控制,将有可能直接伤及周边电子电器,造成不可逆转的损坏,带来“大麻烦”。

科研人员通过研制出的高性能纳米气凝胶隔热毡,便有效地将管路多余的热能限制在了管路内部,成功化解掉了这一因工作温度影响火箭发动机的潜在危机。

记者了解到,气凝胶是当今世界已知的最轻的固体材料,具有超高比表面积和极低的导热系数。而我国科研人员研发的系列化气凝胶材料产品的使用温域,已覆盖-100℃至2500℃, 不仅在我国航天任务中解决了多个型号装备的关键材料问题,也将在建筑、电子电器、石油化工的民用领域“发光发热”。

入轨:火眼金睛保驾护航

火箭飞到哪儿,“眼睛”就看到哪儿——这“火眼金睛”的本领,说的便是长征五号上安装的两部固定式脉冲测量雷达。

脉冲体制的雷达相比一般雷达测量精度更高,长征五号上安装的这两部雷达能对目标进行数百秒跟踪测量,为发射场指控中心实时提供火箭的精确坐标信息。

可以说,从火箭离开塔架,到入轨,再到助推器分离、一二级分类、抛整流罩等火箭飞行的各个关键点,都要靠这两部雷达来观测。

不仅如此,它们在火箭起飞初段还担负着提供重要的安控数据支持的重任。不过,今年六月“长五”的兄弟“长七”发射时,这两部雷达曾圆满完成火箭飞行的保驾护航任务,这次“长五”任务的执行想来也算驾轻就熟了。

 
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