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据中国载人航天工程办公室介绍,2009年5月5日,为中国载人空空间站工程研制的长征5号B (以下简称“长度5b”)火箭将搭载新一代载人飞船试验船和柔性膨胀式货物的返回舱试验室,在文昌航天发射场 这是中国乃至亚洲的火箭首次发射超过“2万公里”的宇宙飞船,在世界现役火箭的第一批中构筑了“胖五”家族的地位。 环球时报》记者带你通过10组问题,认识这个有实力的“胖五”家族的新成员。
1、为什么要开发长度5b? 未来的用途是什么?
长征5号B火箭是我国研制的新一代大型液体火箭,一级半火箭,芯级使用直径5米,捆绑4个直径3.35米的助推器,全箭长约53.66米,起飞质量约849吨,起飞推力约1068吨,近地轨道
长征5号B火箭是为载人航天工程空间车站建设而研制的新型火箭。 长征5号B火箭首次飞行任务将搭载新一代载人宇宙飞船进行实验验证。 在完成技术方案验证后,长征5号B遥二至遥四任务先后完成空间站三个舱的发射任务。
2、长征5号B与长征5号相比,有它们的异同吗?
长征5号火箭与长征5号B火箭同为长征5号火箭系列,2型火箭共享5米大直径箭体结构的研制、大推力液氧发动机技术、大推力液氧煤油发动机技术、大型活动发射平台技术、系统级冗余控制技术等关键技术,但
配置上,长征5号火箭使用2级半配置,由核心1级+助推器+核心2级+整流罩构成。 长征5号B火箭使用1级半配置,由核心1级+助推器+整流罩构成。
从外观上看,长征5号B火箭和长征5号火箭最大的区别是整流罩,长征5号火箭的整流罩长约12.3米,长征5号B火箭的整流罩长达20.5米,是我国目前最大的火箭整流罩。
从用途上看,长征5号火箭通常发射高轨道的大型卫星,以及20号卫星、嫦娥5号月球探测器、火星探测器等各种深度空探测器。 长征5号B火箭主要用于发射近地轨道的大型卫星和宇宙飞船,如载人空间站的核心舱和实验室等。
运载能力方面,长征5号火箭地球同步转移轨道( gt0 )运载能力约14吨,长征5号B火箭近地轨道( leo )运载能力约22吨。
,长度5b为一级半火箭,比长度5少一级两级,是否意味着研发难度大幅降低?
长征5号B和长征五号是同一个火箭系列的不同配置,“减法”的说法不合适。 虽然长征5号B火箭和长征5号火箭共享了芯一级和推进器的大部分关键技术,减少了部分研制量,但由于研制难度,长度为5b的一级半构型火箭,在我国尚属首次,涉及到一个独特的技术优势,是研制的要点和难点。
与长征五号相比,长征5号B在国内首次采用一级火箭作为末级,在不增加姿态调整和速度修正的情况下,将比较有效的载荷直接送入轨道。 一级发动机断电后,约140吨的推力在几秒钟内消失,相当于高速行驶的列车突然“刹车”,稳定停车在指定位置,使“乘客”顺利下车。 为此,研发团队克服了“大推力直接进入轨道”的关键技术,满足了较有效载荷姿态控制和制导精度控制的指标。
与长征五号相比,长征5号B变得“轻”,飞得更“快”,飞行时过载更大,对箭上的设备环境耐受性提出了新的考验。
4、从外观上看,长度5b比长度5稍低,但“头部”比长度5大得多。 为什么要做这么大的整流罩?
与长征五号相比,长征5号B的“头”变成了“大”。 长征5号火箭的整流罩长度约为12.3米,长征5号B火箭的整流罩长度达到20.5米,是我国现役火箭使用的尺寸规模最大的整流罩,发射载人航天工程空间空间站的核心舱和实验室 可以说是“个人用”的整流罩由前端、冯·卡门锥段、前柱段、后柱段和适配器框组合而成,整流罩的可靠分离成为摆在研发人员面前的一关。 研究人员分多次展开模拟分解、分离试验,采用弹性整流罩分离模拟技术、大型整流罩床分离试验技术处理了这一难题。 另外,整流罩部的气压加热作用也更明显,特别是整流罩附近安装的火工品所处的环境也更热,对火工品进行了新的尝试,为此专门进行了相关分解研究和试验事业。
5、与现役其他型号的火箭相比,5b长有那些“黑科技”?
长整流罩的开发。 长征5号B火箭整流罩使用流线型的冯×卡门曲线外形,可以更好地减少空空气阻力,减轻载荷影响。 作为我国长度最长、重量最重的整流罩,另一个技术难点是实现安全可靠的分离。 经过多方案比较,最终使用旋转式分离方案,通过大量模拟分解、预示,判断整流罩分离方案,多次开展整流罩分离试验,比较有效地验证了设计的正确性和各系统接口的协调性。
低温火箭“零窗口”发射技术。 作为未来发射空间站的核心舱和实验室的火箭,空间站的对接任务要求长征5号B发射“零窗口”,发射时间精度误差必须控制在1秒以内。 为了“零窗口”的发射,火箭的各个系统在点火前确认准备就绪,在准备就绪的状态下等待点火。 由于低温推进剂入药后会不断“蒸发”消耗,所以发射准备状态并不是越早越好,必须严格按照时间要求精确完成。 研究开发小组从提高系统发射的可靠性和优化发射流程两个方面展开了事业。 通过开展可靠性试验和拆除工作,优化了射前工艺,提高了关键系统的可靠性,进一步提高了各系统对“零窗口”发射的适应性。
大径仓矢分离技术。 长征5号B火箭研制小组围绕降低和改善冲击环境展开了主题攻势,对多种减震方案进行了比较和试验后,使用了“减震框+风挡箱”的减震方案,应用了“粒子阻尼技术”。 “粒子阻尼技术”是一种新型的振动被动控制技术,由粒子体和阻尼器组成耦合、封闭的非线性系统,依赖摩擦和非弹性碰撞,迅速耗散动能,实现减振降噪的效果。 实验验证,舰船箭分离界面的分离得到了比较有效的改善,空之间的车站舱段在“起降”过程中能够感受到火箭的“温柔”。
大推力直接进入技术。 为了确保准确、安全入轨,研发团队从入轨姿态控制、入轨精度控制、分离安全控制三个方面展开了攻关。 通过使用姿态控制增益优化方法,提高了姿态控制精度。 通过采用多种方法相结合的复合制导方式,比较有效地降低了制导误差对精度的影响。 另外,为了提高火箭分离后的安全裕度,增加了两枚反推火箭,使得火箭分离后,火箭一级箭能够避开空之间车站的轨道面。 经过仿真分解、系统综合实验、半实物仿真试验等评价判断,验证了大推力直接轨道精度控制与分离安全控制技术的比较有效性。
6、长5系列火箭为什么型谱化会迅速发展?
长征五号系列火箭从设计伊始,就按照“通用化、系列化、组合化”的设计思想展开设计。 其快速发展思路可以概括为“一个系列、两个发动机、三个模块”。 即首先研制5米直径的基本型火箭,全面突破两个液氧煤油和氢氧发动机、三个模块和相关关键技术,形成研制5米直径系列火箭的能力,以近地轨道和地球同步转移轨道的最大运载能力与国际主流火箭相接, 建立新一代无毒、无污染火箭系列型谱,实现我国火箭全面升级换代,为下一步迅速发展大型火箭奠定坚实的技术基础。
型谱化迅速发展可以比较有效地节约研发价格,缩短研发周期,最大化利用研发场所和设备,提高产品质量,实现优质、高效益、高效率的快速发展。 以长征5号B火箭为例,助推器和一级箭体、增压发动机和一级发动机的相同产品使用长征五号通用化的设计方案,长征5号B火箭在研制过程中无需开展相关研制试验。 另外,产品的生产也可以量产化,发射场和相关发射支援设备的需求也可以统一,可以大幅节约开发价格和开发周期。
7、研制长征5号B有那些重要意义?
长征5号B火箭的运载能力是中国现役火箭中最大的,近地轨道的运载能力达到22吨,使中国能够发射比较大规模的航天器,例如空间站的各舱段,重量达到20吨以上,只有长征5号B火箭能够发射。 到目前为止,我国的近地轨道运输能力约为14吨(长征7号)。
成功进行了长征5号B火箭的首次飞行,使我国大型火箭的技术水平进入世界第一梯队,包括俄罗斯的“质子-m”火箭、美国的“猎鹰-9”火箭、“三角洲iv”火箭、欧洲的“阿丽亚娜-5” 另外,长征5号B火箭也是我国新一代火箭系列化快速发展的代表之一,将为后续大型火箭的研制提供重要的技术积累。
8、未来空间车站的建设阶段,长度5b和其他火箭如何分工?
长征火箭家族中,3型火箭参与了中国载人空间车站工程,分别是长征2号f火箭、长征5号B火箭和长征7号火箭。
长征5号B火箭主要用于载人空间站核心舱和完成两个实验室发射任务的长征7号火箭主要用于发射“天舟”货轮,为空间空间站和宇航员运载物资。 长征2号f火箭负责将宇航员送入空间车站。
9、长征5号系列火箭的后续有那些重大任务?
按照计划,年,长征五号系列火箭将执行三次发射任务,长征5号B首飞后,长征五号火箭将发射我国第一枚火星探测器。 长征5号火箭将发射嫦娥5号月球探测器,实现月球采样后返回。
10、文昌发射场迄今为止发射了长5的经验,对长5b的发射有帮助吗?
长征五号火箭和长征5号B火箭的一级和助推有很多共同点,在与发射场系统的协调匹配等方面也有多个共同点,可以充分借鉴长征五号的发射经验。 但是,长征5号B也有很多独特的地方。
这次任务首次使用飞行箭执行发射场的练习任务。 根据任务要求,火箭首先开展发射场训练,然后执行第一次飞行任务:发射场训练是火箭研制阶段系统间的大型地面试验,比较有效载荷是空间空间站系统的核心室试验片。 首次飞行任务是火箭的首次研制性飞行试验。 联合练习期间,要考虑飞箭产品的防护,特别是发射区的高温高湿和盐雾环境对产品的影响。
长度5b遥一火箭的联合训练对有效载荷和首飞的比较有效载荷计划安排紧密,给对接和覆盖工作带来了巨大的挑战。 通过积极协调相关部门,确保了整体进展情况按计划进行。