“撐得住、點(diǎn)得著、分得開”——細(xì)數(shù)長征五號助推器的技術(shù)創(chuàng)新

　　新華社上海１１月３日電 題：“撐得住、點(diǎn)得著、分得開”——細(xì)數(shù)長征五號助推器的技術(shù)創(chuàng)新

　　新華社記者張建松

　　３日晚間，４個(gè)直徑３．３５米的助推器，穩(wěn)穩(wěn)托舉起直徑５米的長征五號，直沖云霄。

　　作為我國首個(gè)采用助推器支撐的捆綁火箭，長征五號的４個(gè)助推器是目前國內(nèi)最大的低溫液體助推器，為全箭提供豎立狀態(tài)支撐和助推飛行階段９０％的推力及姿態(tài)控制，是長征五號起飛的主要?jiǎng)恿χ�源�?/p>

　　“撐得住、點(diǎn)得著、分得開”，這是２００６年１０月中國航天科技集團(tuán)公司上海航天技術(shù)研究院立項(xiàng)時(shí)，對長征五號的４個(gè)助推器提出的三大要求。

　　“撐得住”，是指長征五號加注完成后，４個(gè)助推器要承擔(dān)全箭８６０多噸的重量。同時(shí)，每個(gè)助推器安裝２臺１２０噸液氧煤油發(fā)動機(jī)，起飛段也主要依靠助推器８臺液氧煤油發(fā)動機(jī)的推力。

　　“點(diǎn)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(jī)點(diǎn)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(jìn)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(shí)現(xiàn)助推器與芯級的安全分離。

　　為實(shí)現(xiàn)這三大要求，除控制系統(tǒng)外，長征五號的４個(gè)助推器需“五臟俱全”，相當(dāng)于一枚單級運(yùn)載火箭。研制規(guī)模與難度，非同一般。

　　在長達(dá)１０年的研制歷程中，上海航天技術(shù)研究院先后突破了低溫ＰＯＧＯ分析和抑制技術(shù)、偏置集中力設(shè)計(jì)分析與試驗(yàn)技術(shù)、氦加溫增壓技術(shù)、尾部防熱技術(shù)等１４項(xiàng)重大關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

　　為滿足“撐得住”的高要求，助推器采用了斜頭錐和前捆綁主傳力結(jié)構(gòu)。在飛行過程中，助推發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的推力，通過頭錐上的前捆綁點(diǎn)傳遞給芯級，在頭錐不足０．１平方米前捆綁點(diǎn)處，需要承受３００多噸的偏置集中力載荷。

　　為此，研制團(tuán)隊(duì)專門為頭錐“量身定制”了一款專屬的“梁式”承載偏置集中力構(gòu)型。用３０００多個(gè)零件鉚接而成斜頭錐，而錐體與芯級的前捆綁點(diǎn)軸承支座，則采用了一體化設(shè)計(jì)，用１噸多重的高硬度鋼材，在數(shù)控機(jī)床上加工到１００多公斤，有效保證了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

　　增壓輸送系統(tǒng)是連接推進(jìn)劑貯箱與發(fā)動機(jī)的紐帶。助推器上每個(gè)１２０噸大推力液氧煤油發(fā)動機(jī)，其產(chǎn)生的最高壓強(qiáng)達(dá)５００個(gè)大氣壓。針對長征五號個(gè)頭大、動力強(qiáng)、發(fā)動機(jī)入口壓力高等要求，研制團(tuán)隊(duì)采用了全新的液氧箱大流量氦氣加溫增壓方案。

　　同時(shí)，為保證火箭的推力，還采用了全冗余閉式增壓控制、高壓大吸力電磁閥、高減壓比減壓器、雙觸點(diǎn)壓力信號器等一系列新技術(shù)，都是上海航天技術(shù)研究院在運(yùn)載火箭首次進(jìn)行工程應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了動力系統(tǒng)技術(shù)的升級換代。

　　針對海南文昌發(fā)射場的氣候特點(diǎn)，研制團(tuán)隊(duì)對箭體各艙段對接面、艙段開口處、連接開口處等進(jìn)行密封處理，對電連接器等進(jìn)行了４８小時(shí)浸泡試驗(yàn)，確保萬無一失。

　　在長征五號助推器的研制過程中，研制團(tuán)隊(duì)還全面引入了數(shù)字化模式，率先開展以數(shù)字樣機(jī)為核心的全型號數(shù)字研發(fā)。首次引入全箭全三維一體化設(shè)計(jì)理念，將繁雜的問題條理化；突破三維數(shù)據(jù)交換難題，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字一體化集成；首次成功構(gòu)建全箭數(shù)字樣機(jī)，與傳統(tǒng)方法相比，取消實(shí)物樣機(jī)，不但節(jié)省了上千萬元的成本，還大幅縮短了研制周期。

　　首次實(shí)現(xiàn)了ＴＯＰ－ＤＯＷＮ自頂向下的數(shù)字化協(xié)同研發(fā)技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建數(shù)字化平臺進(jìn)行航天型號的管理；首次在航天產(chǎn)品中引入人機(jī)裝配仿真，在３Ｄ環(huán)境中對模型進(jìn)行虛擬裝配仿真，利用數(shù)字化虛擬裝配技術(shù)的強(qiáng)大功能，顯著提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量和競爭力。