新華社上海12月27日電題：為全箭提供90%動(dòng)力 “上海力量”托舉起“胖五”一飛沖天

新華社記者張建松

12月27日20時(shí)45分，長(zhǎng)征五號(hào)遙三運(yùn)載火箭發(fā)射實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星取得圓滿成功。“胖五”的4個(gè)助推器，是目前國(guó)內(nèi)最大的低溫液體助推器，為全箭提供了90%的動(dòng)力，是長(zhǎng)征五號(hào)火箭起飛的主要?jiǎng)恿υ矗芍袊?guó)航天科技集團(tuán)八院承制，“上海力量”托舉起“胖五”一飛沖天。

“撐得住、點(diǎn)得著、分得開”

據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)八院院長(zhǎng)張宏俊介紹，在這次任務(wù)中，八院負(fù)責(zé)長(zhǎng)征五號(hào)遙三運(yùn)載火箭的4個(gè)3.35米助推模塊抓總研制、助推伺服系統(tǒng)、配套芯級(jí)外安單機(jī)、天饋、電池等近200種產(chǎn)品。

作為目前國(guó)內(nèi)最大的低溫液體助推器，長(zhǎng)征五號(hào)助推器的研制歷程長(zhǎng)達(dá)10年?？蒲袌F(tuán)隊(duì)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)，保證了助推器“撐得住、點(diǎn)得著、分得開”。

“撐得住”，是指長(zhǎng)征五號(hào)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(tái)120噸液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，起飛段也主要依靠助推器8臺(tái)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的推力?！包c(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(dòng)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(jí)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(jí)的安全分離。

早在2017年7月，此次發(fā)射的長(zhǎng)征五號(hào)4個(gè)助推模塊就已經(jīng)運(yùn)抵天津廠房，至今已存放27個(gè)月。這期間，八院科研團(tuán)隊(duì)開展了“再設(shè)計(jì)、再分析、再確認(rèn)”工作。

長(zhǎng)征五號(hào)助推模塊采用了120噸大推力液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，其產(chǎn)生的最高壓強(qiáng)達(dá)500個(gè)大氣壓。要控制好這種壓力，火箭的增壓輸送系統(tǒng)非常關(guān)鍵，高壓電磁閥是增壓輸送系統(tǒng)中的重要部件。

在合練箭進(jìn)行多次試驗(yàn)后，設(shè)計(jì)師發(fā)現(xiàn)電磁閥非金屬部分容易出現(xiàn)凹坑，存在一定隱患。閥門專業(yè)設(shè)計(jì)師更改設(shè)計(jì)，研制出“不銹鋼基體+非金屬”復(fù)合結(jié)構(gòu)。更改部分的結(jié)構(gòu)僅幾毫米，在不到一個(gè)小拇指指節(jié)大小的零件上，加工出尺寸精密的凹槽，并進(jìn)行非金屬的鑲嵌，最終解決了凹坑隱患，提高了電磁閥可靠性。

打造“最可靠的能量供給站”

中國(guó)航天科技集團(tuán)八院811所承擔(dān)了長(zhǎng)征五號(hào)箭上電池的研制工作，為打造“最可靠的能量供給站”，811所在總體的要求下，開展了一系列可靠性試驗(yàn)及調(diào)整。

據(jù)長(zhǎng)征五號(hào)電池技術(shù)負(fù)責(zé)人王冠介紹，此次發(fā)射的長(zhǎng)征五號(hào)上的電池，最大的變化是電池組的“座椅”變了，安裝方式由綁帶式變成了支腳安裝。為進(jìn)行這種改變，型號(hào)設(shè)計(jì)人員做了大量仿真和驗(yàn)證試驗(yàn)，確定方案后，對(duì)所有技術(shù)文件進(jìn)行了更改，對(duì)所有已交付的電池組進(jìn)行外殼更換。

36臺(tái)電池組，每臺(tái)電池組有19-20個(gè)單體電池，重新裝配時(shí)必須保持原樣；36臺(tái)電池組里面的每個(gè)跨接片、每個(gè)螺母，也都必須原封不動(dòng)地裝回原處，而一臺(tái)電池組最多有57片跨接片、80個(gè)螺母。在主管工藝師張曉霞帶領(lǐng)下和“上海工匠”顧威團(tuán)隊(duì)助陣下，這項(xiàng)極為精細(xì)而復(fù)雜的更換工作圓滿完成。

不同于其它常溫火箭，長(zhǎng)征五號(hào)是加注液氫和液氧的“冰箭”。根據(jù)此次型號(hào)預(yù)案要求，在極端情況下，電池暴露在-10℃的環(huán)境44小時(shí)，也能滿足型號(hào)飛行使用要求。為此，科研人員首先制定了一系列預(yù)案，確保低溫環(huán)境下加溫系統(tǒng)的可靠性；其次，在電解液加注操作時(shí)，通過(guò)提升浸潤(rùn)度提高電池性能。兩種手段并用，確保電池性能穩(wěn)定。

為了全力以赴確保箭上電池的可靠性，811所還對(duì)電池原材料、零部件到最終成品，從源頭到最終所有的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了梳理。同時(shí)，對(duì)全級(jí)次的供應(yīng)商也進(jìn)行梳理，制定關(guān)鍵外協(xié)外包管控措施，梳理關(guān)鍵外協(xié)點(diǎn)，每級(jí)都要簽署質(zhì)量承諾書。經(jīng)過(guò)可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)，評(píng)估電池可靠性達(dá)到了0.99996。

讓每一步都走得更扎實(shí)

長(zhǎng)達(dá)27個(gè)月的存放，長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭的4個(gè)助推器很多零部件產(chǎn)品，都已經(jīng)瀕臨或者已經(jīng)超過(guò)最佳的使用期限。例如，插頭熱縮套管根部的熱縮膜、電纜表面的薄膜膠帶、貯箱的低溫隔熱泡沫等，這些都是“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的關(guān)鍵產(chǎn)品。

中國(guó)航天科技集團(tuán)八院149廠作為4個(gè)助推器的總裝單位，在十幾萬(wàn)個(gè)零件中，開展了產(chǎn)品超期風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，區(qū)分關(guān)鍵產(chǎn)品和非關(guān)鍵產(chǎn)品。對(duì)于關(guān)鍵產(chǎn)品，進(jìn)行核心部件同批次產(chǎn)品的箭下復(fù)驗(yàn)；對(duì)于非關(guān)鍵產(chǎn)品，進(jìn)行箭上加固和替換填補(bǔ)措施，將潛在問(wèn)題逐一排查。即使整箭復(fù)測(cè)結(jié)果良好，研制團(tuán)隊(duì)還精益求精，將合練箭助推模塊上的單機(jī)或部件拆下，送回上海復(fù)測(cè)。

箭體停放在天津總裝廠期間，他們先后開展了結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、氣瓶增壓、閥門、測(cè)量控制單機(jī)等產(chǎn)品檢查及復(fù)查工作6大項(xiàng)，46個(gè)小項(xiàng)的匹配性測(cè)試，實(shí)時(shí)關(guān)注貯箱、單個(gè)產(chǎn)品的氣密性能。

總裝團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人余小波說(shuō)：“每個(gè)助推模塊、每個(gè)項(xiàng)目，我們都要進(jìn)行3-4次實(shí)驗(yàn)，加上前后五次狀態(tài)附件和匹配性測(cè)試，助推器的每個(gè)零部件，我們至少有二三十次的親密接觸。只有讓每一步都走得更扎實(shí)，我們的心里才更踏實(shí)?！?/p>