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        長征七號火箭的“冰火兩重天”

        ??诰W(wǎng) http://www.elfjb.com 時間:2016-06-25 21:05

          新一代中型運載火箭長征七號在燃料使用上以液氧和煤油為主,這就對火箭的燃料加注貯存以及點火后的高溫處理提出了更高要求。航天科技集團運載火箭技術研究院的技術人員稱,處理好燃料貯箱的極低溫度與火箭火焰的超高溫度這個“冰火兩重天”,是火箭發(fā)射的重要工藝之一。

          長征七號之“冰”:燃料溫度極低,加注貯存有講究

          在發(fā)射之前,長征七號要完成170立方米的煤油和340噸液氧的加注。其中,液氧的溫度達到了零下183攝氏度。存儲液氧的貯箱,采用機械銑工藝,較以往化學銑工藝的貯箱更加輕質化、環(huán)保無污染。同時,貯箱的制造采用絕熱工藝,在各層之間抽真空,保證了貯箱的?!袄洹毙Ч?/p>

          液氮雖然不是燃料之一,但是它在火箭發(fā)射中也起到了重要作用。在燃料加注前,發(fā)射場的工作人員要用液氮對燃料管道進行吹除。因為液氮的溫度比液氧還低,用液氮吹除管道不僅降低了成本,還能更加高效快速地為管道降溫。

          據(jù)海南文昌衛(wèi)星發(fā)射場加注團隊負責人張繼介紹,他們在加注時需穿防護服、戴手套。液氧液氮輸送時會產(chǎn)生大量噪音,他們還要戴上高噪音耳塞。連接長征七號與加注站的管道達到5000多米,閥門有214個,加注人員工作量很大。

          火箭發(fā)射前12個小時,要開始加注煤油,這個過程大約要持續(xù)4個小時。隨后,3個液氧儲罐各分兩路,對6個模塊進行加注。記者注意到,在液氧加注站,有4個液氧儲罐。張繼解釋,有1個不直接進行加注,而是對另外3個氧灌進行增壓。

          在液氧加注初期,要對貯箱進行預冷。在貯箱的溫度未低于零下183攝氏度前,所有的液氧都將排放出去,不被貯存。燃料貯箱的溫度和壓力值,都實時被監(jiān)測并顯示在加注控制系統(tǒng)上。

          液氧的加注要持續(xù)將近8個小時,整個加注程序一直到點火前2分鐘才會結束。

          長征七號之“火”:火焰溫度極高,隔熱降溫多手段

          之所以說長征七號要經(jīng)歷“冰火兩重天”,是因為在點火一瞬間之后,零下100多攝氏度的燃料就將變成3000多攝氏度的熱焰,瞬間完成冰到火的轉化。

          在指揮員下達點火的指令7.4秒之后,火箭的尾部瞬間噴出巨大火焰。長征七號運載火箭副總設計師胡曉軍介紹,因為燃料不同,噴出的火焰顏色不像以往的橘紅色,而是呈白色,噴口燃氣的溫度也比以往火箭高得多,使得發(fā)射平臺瞬間接近3000攝氏度。

          這個溫度足以熔化絕大多數(shù)金屬和非金屬材料,火箭發(fā)射平臺和箭體本身都難以承受如此高的溫度。在發(fā)射平臺和火箭助推器、芯級上,均噴有放熱涂層。兩三厘米厚的防熱涂層分為十幾層,每一次噴涂都是不同材質,且厚度只有幾毫米,工藝處理難度非常大。另外,在火箭助推器和芯級上,還貼有柔性隔熱氈,它能進一步提升隔熱效果。

          胡曉軍介紹,火箭飛行速度快,也會產(chǎn)生熱量,導致箭體的熱流密度增大。通俗理解,就是一定時間內通過火箭表面的熱量增多,這就對火箭箭體的材質有更高要求。在長征七號火箭的制造中,他們還借鑒其它工藝,采用了承熱效能更好的材質。

          除此之外,長征七號火箭發(fā)射塔還裝有一個能容納600噸的水箱,裝好了自來水備用。這就是目前國際上先進的“大流量噴水降溫降噪系統(tǒng)”。據(jù)這個系統(tǒng)技術負責人陳勁松介紹,在火箭飛到5米高以后向箭體尾部火焰中心噴水,兩級噴水設施各噴20余秒,完成400噸的噴水量。

          噴射的400噸水中,有30%的水會汽化到大氣中,60%的水則通過導流槽流走,水分蒸發(fā)帶走大量的熱,發(fā)射平臺核心區(qū)降溫幅度在1000攝氏度左右。此外,這個系統(tǒng)還有良好的降低噪音效果。

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        [來源:新華社] [作者:曾濤 陳曦 王玉山] [編輯:胡愷睿]
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