解密|天宫二号即将上天!长征二号F火箭如何助力?

南方+ 记者 汤凯锋 王腾腾  2016-09-15 21:44

今晚(15日)22时04分,“天宫二号”将在长征二号F火箭的运载下发射升空,为接下来的“神舟十一号”载人飞船发射任务打下坚实基础。

南方日报记者获悉,执行 “天宫二号”空间实验室发射任务的火箭与接下来即将执行“神舟十一号”载人飞船发射任务的火箭为“同胞兄弟”,均为长征二号F运载火箭(简称“长二F火箭”),分别为“T”系列火箭和“Y”系列火箭。因为使命都是载人交会对接任务,他们比其他兄弟合作更多、关系也更密切,其中一个状态有变化,另一个也要跟着调整。

一个“运货”,一个载人

长二F火箭也称“神箭”,火箭的可靠性高、安全性好,是载人交会对接任务完成的基础。据长二F火箭副总设计师刘烽介绍,载人交会对接任务需要向太空发射两种不同的有效载荷,一种是目标飞行器,一种是神舟载人飞船。

因此,从2011年我国载人航天工程二期载人交会对接任务开始,长二F火箭便衍生出两种状态:“T”系列和“Y”系列。其中,“T”系列用于发射目标飞行器,“Y”系列用于发射神舟飞船。

两型火箭虽然都叫长二F火箭,分工却各有不同,一个“运货”一个载人。截至目前,长二F火箭“Y”系列已经完成了10次发射,除了前4发和第8发没有载人,其他发射都将航天员送入了太空。2013年,长二F“T”系列火箭成功发射“天宫一号”飞行器。

一个有逃逸塔,一个“光头”

据介绍,长二F火箭“T”系列和“Y”系列火箭虽然血脉相同,长相却有分别:一个有逃逸塔一个“光头”。

长二F火箭"Y"系列是载人火箭,相比运货的“T”系列火箭,最大的不同就是头顶上多了个尖尖的“逃逸塔”,一旦宇航员有生命危险,“逃逸塔”就会启动带着航天员逃生,为航天员生命安全更添一层保障,也因此,它的可靠性和安全性更高,目前,长二F火箭“Y”系列已经发射了10艘神舟飞船,连战连胜。

除此之外,长二F火箭“T”系列和“Y”系列火箭整流罩的形状也不同。“T”系列火箭头部长度更长、直径更大,能将体积较大的空间站包裹其中,冯·卡门曲线的设计,更大程度上减小空气阻力,减轻载荷影响。

一个力气更大,一个飞得更稳

长二F火箭“T”系列又被称为长二F改进型火箭,虽然是改进型,但相比之前,从外到内,它几乎都是焕然一新,其中,它的运载能力有了大幅提高。

为了增强火箭运载能力,研制队伍经过多次论证,确定了火箭助推器的设计方案,燃料贮箱顶部由圆形变成锥形,可以携带更多燃料,增大推力等,这些改进使得长二F“T”系列火箭运载能力从8.1吨提升至8.6吨,力气更大,能举起比神舟飞船更重的空间站。

而长二F“Y”系列火箭因为要搭载航天员,所以要在稳上多做些文章,让航天员能出行舒适、旅途愉快。


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不容许有1毫米的误差!

长征二号F火箭如何“站”起来?

担任此次发射任务的长征二号F火箭,发射前需要完成的第一个重要步骤就是垂直总装,也就是让火箭“站”起来。一枚火箭约有十多层楼那么高,南方日报记者获悉,箭体之间的对接精益求精,甚至不容许有1毫米的误差,那么,这个“大个子”是怎么做到的呢?

“站立”过程似“搭积木”

中国航天科技集团公司一院火箭设计师郭金刚告诉记者,火箭“站立”的过程和“搭积木”有着异曲同工之处。

据介绍,长征二号F火箭乘火车出发后,一路上,不同的箭体分别“躺”在不同的车厢里。到了发射场后,箭体们“下车”,然后各归各位,完成火箭的起竖。

“先用吊具将一级箭体起竖,再在它周围捆绑4个助推器,然后再吊二级箭体到一级箭体之上,与其对接……”郭金刚说,这些不同的箭体,他们称之为“模块”,约10个“模块”各自起竖并组装在一起,火箭的身躯也就“站”了起来。

当最后一个“模块”——星(船)罩组合体与火箭末级对接,一枚完整的火箭也就矗立在了我们面前,远远望去,蔚为壮观。

箭体对接不许有1毫米误差

据介绍,像“搭积木”一样起竖的火箭,其“站立”的过程却远非“搭积木”般简单,这个过程会更复杂、更讲究,也更漫长,大概需要两天左右。

“每一级箭体的平移、旋转、起竖,都要小心翼翼,箭体之间的对接更是‘精益求精’,甚至不容许有1毫米的误差。”郭金刚说,比如,在长征七号火箭助推器吊装时,由于助推器长度加长,体内的发动机重量又不均匀,导致助推器起吊后总是倾斜,无法与火箭芯一级对接。

“我们通过精确的计算,为助推器尾端增加重量,大概加了几百公斤的铁块儿,才实现了稳稳起吊、精准对接。”郭金刚说。

而火箭的4个助推器又是按什么顺序对接呢?

郭金刚说:“一定是两两对称,这样能够保证火箭‘站’得更稳。而每完成一级对接,火箭四周的回转平台也会层层合拢,以确保它的安全。”

据介绍,目前我国绝大多数的长征火箭都是通过这样的方式“站立”起来。而每到这个时候,火箭发射也就进入了倒计时,待完成总检查、垂直转场后,便可发射。

【通讯员】袁振 张娟娟

【校对】张昕莹

编辑 杨小妍
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