【环保课堂】你造吗?长征五号又称作“冰箭”

广东环境保护  2016-11-07 13:17

▲11月3日20时43分,我国首枚大型运载火箭长征五号在中国文昌航天发射场点火升空。

11月3日20时43分,我国最大推力新一代运载火箭长征五号,在中国文昌航天发射场点火升空,约30分钟后,载荷组合体与火箭成功分离,进入预定轨道,长征五号运载火箭首次发射任务取得圆满成功。此次发射成功,标志着我国运载火箭实现升级换代,运载能力进入国际先进行列,是由航天大国迈向航天强国的关键一步。

“大火箭”

运载力提高2.5倍以上

长征五号运载火箭,被航天人亲切地称作“大火箭”。作为我国首个研制的新一代大型运载火箭,长征五号高度约57米,有20层楼高,箭体直径达到5米,起飞质量870吨,是我国高度最高、体积最大的火箭。

“冰箭”

深低温液氢液氧作燃料

长征五号也被称为“冰箭”,这缘于长征五号“肚子”里满满的深低温液氢液氧燃料,其中液氢温度达-253摄氏度、液氧达-183摄氏度,几乎达到了温度的极限。

这是长征五号的另一个突出特点——填补了我国大推力无毒无污染液体火箭发动机的空白,实现了绿色环保的研制理念。“长征五号采用无毒无污染的液氧煤油和液氢液氧推进系统,赋予中国运载火箭‘绿色环保大推力’的新名片。”中国航天科技集团公司一院长征五号火箭总指挥王珏告诉记者,我国现役运载火箭存在运载能力不足、推进剂有毒有污染、适应性低等问题,因此,提高火箭的可靠性、安全性、适应性与环境友好性是未来的发展方向。

中国航天科技集团公司六院副院长李斌介绍,液体火箭发动机是运载火箭的技术核心和技术基础。为了实现大型火箭发动机的无毒化,新一代发动机从开始研究就决定选择无毒的液氧和烃类推进剂。然而火箭煤油不同于一般的煤油,具有密度大、热值高等特点,最初外国专家认为需要进口他们的煤油,但在我国科研人员的努力下,我们成功研制出国产的火箭煤油。与现役火箭的有毒推进剂相比,液氧煤油发动机的推进剂不但无毒环保,还具有性能高、使用维护方便、价格低廉等特点。

使用液氢液氧作为推进剂,燃烧后产生的是水,真正实现了无毒无污染零排放;另一方面,液氢液氧燃烧产生的推力十分巨大。“世界航天大国都投入巨资研发液氢液氧发动机,是否掌握低温技术,是衡量一个国家能否成为航天大国的重要标志。”中国航天科技集团公司六院长征五号火箭副总设计师王维彬表示。

尽管液氢液氧的结合如此完美,但低温技术难关的攻克却非易事。液氢具有极强的挥发性,而火箭发射时尾部火焰温度将超过3000摄氏度,如果隔热不当,液氢有可能消耗殆尽。为此,科研人员想尽一切办法,通过绝热方式对火箭进行控制,在火箭贮箱外穿上一件“绝热服”,保证火箭不被热量“入侵”。

这些超低温的液态推进剂分别贮藏在巨大的箭体贮箱之中,通过内部加压输送给发动机。推进剂贮箱直径达5米,为了减轻重量,箱体最薄的地方只有几毫米。研制这样直径的薄壁低温贮箱,对于中国航天人来说,也是第一次。并且采用的铝合金材料也是全新的,这意味着以往小直径低温贮箱的研制经验无法复制。

面对艰巨挑战,研制团队历经3年反复试验攻关,通过改善受力设计和焊接工艺的综合办法,终于攻克了贮箱焊缝裂纹的工艺难题。2015年4月,改进后的长征五号火箭所有低温推进剂贮箱都通过了压力考核,而且强度比原来提高了60%。

来源/人民网

整理/广东环境保护编辑小组