长征五b首飞成功(你想了解的都在这里!)

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长征五b首飞成功(你想了解的都在这里!)

长征五号B火箭承担此次空间站核心舱的发射任务。今天,有关专家就长五B相关火箭的研制情况回答了记者提问。

问:为何要研制长五B火箭?它未来用途是什么?将承担怎样的任务和使命?

答:长征五号B运载火箭是由中国航天科技集团有限公司一院抓总研制的新一代大型液体运载火箭,为一级半火箭,芯级采用5米直径,捆绑4 个 3.35 米直径的助推器,全箭总长约 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 400 公里,轨道倾角约42度)运载能力 25吨级。长征五号 B运载火箭是专门为载人航天工程空间站建设研制的一型新型运载火箭。载人航天工程第三步将进行载人空间站的建设,工程的目的是掌握空间组装技术,建成我国完整的载人空间站工程系统;2011年11月,长征五号 B 运载火箭正式批复立项,通过一级半构型,承担发射空间站舱段任务。2020年5月5日,长征五号B运载火箭首飞成功,完成了技术方案验证。长征五号B遥二至遥四火箭将完成空间站三个舱段的发射任务。

问:长征五号B和长征五号相比,有哪些方面不同?有哪些相同?

答:长征五号运载火箭与长征五号 B运载火箭同属长征五号火箭系列,两型火箭共享了 5 米大直径箭体结构研制、大推力液氧液氢发动机技术、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,但两型火箭在设计、用途等方面存在很多不同。从构型上看,长征五号运载火箭采用两级半构型,由芯一级+助推器+芯二级+星罩组合体组成;长征五号 B 运载火箭采用一级半构型,由芯一级+助推器+星罩组合体组成。

从外观上看,长征五号B运载火箭与长征五号运载火箭的最大区别在于整流罩,长征五号运载火箭的整流罩长度大约 12.3 米,而长征五号 B 火箭的整流罩长度达到了 20.5 米,是我国目前最大的火箭整流罩。从用途上看,长征五号运载火箭一般用于发射高轨道的大型卫星以及各类深空探测器,例如实践二十号卫星、嫦娥五号月球探测器、火星探测器等;长征五号B运载火箭主要用于发射近地轨道的大型卫星及飞船,例如载人空间站的核心舱和实验舱等。

从运载能力上看,长征五号火箭地球同步转移轨道(GT0)运载能力约为 14 吨,长征五号 B 火箭近地轨道(LEO)运载能力约为 25吨级。

问:长五B 是一个一级半火箭,比长五要少一个二级,这样做 “ 减法 ” 是否意味它的研制难度要大大降低?

答:长征五号B与长征五号是同属一个火箭系列的不同构型,做“减法”的说法并不贴切,长征五号B火箭与长征五号火箭共享了芯一级和助推器的大部分关键技术,减少了一部分研制工作量,但是从研制难度上看,长五 B 这种一级半构型的火箭,在我们国家尚属首次,涉及到一些独有的技术特点,也是研制工作的重点和难点。

长征五号 B 与长征五号相比,是国内首次将一级火箭作为末级使用,不增加姿态调整和速度修正,直接将有效载荷送入轨道。在一级发动机关机时,约 140 吨的推力在几秒钟之内消失,相当于一辆高速行驶的火车突然“刹车”,还要稳稳停靠在指定位置,然后让“乘客”顺利地下车。为此研制队伍攻克了大推力直接入轨关键技术,满足了有效载荷对姿态控制和制导精度控制的指标。

长征五号 B 与长征五号相比,变“轻”了,火箭飞得更“快”,飞行时的过载也变大了,对箭上设备环境耐受能力提出了新考验。

问:从外观上看 ,长五B 的个子比长五矮一点 , 但是 “ 头部 ”比长五要大了许多 , 为什么要做这么大的整流罩?这种尺寸的整流罩在设计制造过程中有哪些新突破?

答:长征五号B与长征五号相比,“脑袋”变“大”了,长征五号火箭的整流罩长度大约12.3 米,而长征五号B火箭的整流罩长度达到了 20.5 米,是我国现役运载火箭采用的尺寸规模最大的整流罩,是为了发射载人航天工程空间站核心舱和实验舱而专门设计的,可以说是“私人订制”。整流罩由端头、冯卡门锥段、组合前柱段、后柱段和转接框组成,整流罩的可靠分离成为摆在研制人员面前的一关。研制人员开展了分多次仿真分析、分离试验,采用弹性整流罩分离仿真技术、大型整流罩地面分离试验技术,解决了这个难题。

另外,整流罩部位的气动加热作用也更明显,特别是安装在整流罩附近的火工品所处的环境也更热了,对火工品提出新的考验,为此专门开展了相关分析研究和试验工作。

问:相比于现役其他型号火箭,长五 B有哪些特别的设计?

答:长五B火箭的独特之处包括:第一,超长整流罩研制。长征五号B火箭整流罩采用流线型的冯卡门曲线外形,可以更好的减小空气阻力,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,最终确定了采用旋转式分离方案,通过大量的仿真分析、预示,对整流罩分离方案进行评估,并多次开展了整流罩分离试验,有效验证了设计正确性和各系统接口协调性。

第二, 低温火箭 “ 零窗口 ” 发射技术。作为未来发射空间站核心舱和实验舱的火箭,空间站交会对接任务对长征五号B提出了“零窗口”发射的需求,发射时间精度误差要控制在1秒以内。为了做到“零窗口”发射,火箭各系统要确保在点火前一段时间就完成各项准备,以准备好的状态等待点火。由于低温推进剂加注后会不停的“蒸发”消耗,因此,发射准备好的状态并不是越早越好,而是要严格按照时间要求精准的完成。研制团队从系统发射可靠性提升和发射流程优化两个方面开展了工作。通过开展可靠性试验和分析工作,实现了关键系统可靠性提升;通过射前流程优化,进一步提高了各系统对于“零窗口”发射的适应性。

第三,大直径舱箭分离技术。长征五号 B火箭研制团队围绕降低和改善冲击环境开展了专题攻关,对多种降冲击方案进行比较和试验后,采用了一种新型振动被动控制技术的降冲击方案。经过试验验证,舱箭分离界面的分离得到有效改善,空间站舱段可以在“下车”过程中感受到火箭的“温柔”。

第四,大推力 直接入轨技术。为了确保精准、安全入轨,研制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开展了攻关工作。通过采用姿态控制增益优化方法,提高了姿态控制精度;通过采用多方法联合的复合制导方案,有效降低了制导误差对精度造成的影响。同时,为了提高舱箭分离后的安全裕度,增加了2枚反推火箭,确保舱箭分离后,火箭一级箭体可以避开空间站舱段的轨道面。经过仿真分析、系统综合实验、半实物仿真试验等考核评估,大推力直接入轨精度控制和分离安全控制技术的有效性得到了验证。

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