“撐得住、點得著、分得開”——細數(shù)長征五號助推器的技術創(chuàng)新

　　新華社上海１１月３日電 題：“撐得住、點得著、分得開”——細數(shù)長征五號助推器的技術創(chuàng)新

　　新華社記者張建松

　　３日晚間，４個直徑３．３５米的助推器，穩(wěn)穩(wěn)托舉起直徑５米的長征五號，直沖云霄。

　　作為我國首個采用助推器支撐的捆綁火箭，長征五號的４個助推器是目前國內最大的低溫液體助推器，為全箭提供豎立狀態(tài)支撐和助推飛行階段９０％的推力及姿態(tài)控制，是長征五號起飛的主要動力之源。

　　“撐得住、點得著、分得開”，這是２００６年１０月中國航天科技集團公司上海航天技術研究院立項時，對長征五號的４個助推器提出的三大要求。

　　“撐得住”，是指長征五號加注完成后，４個助推器要承擔全箭８６０多噸的重量。同時，每個助推器安裝２臺１２０噸液氧煤油發(fā)動機，起飛段也主要依靠助推器８臺液氧煤油發(fā)動機的推力。

　　“點得著”，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)動機點火的條件，并在飛行中提供穩(wěn)定的推力。

　　“分得開”，是指助推器推進劑耗盡后，芯級與助推器之間的前后捆綁連接結構，能夠可靠解鎖，實現(xiàn)助推器與芯級的安全分離。

　　為實現(xiàn)這三大要求，除控制系統(tǒng)外，長征五號的４個助推器需“五臟俱全”，相當于一枚單級運載火箭。研制規(guī)模與難度，非同一般。

　　在長達１０年的研制歷程中，上海航天技術研究院先后突破了低溫ＰＯＧＯ分析和抑制技術、偏置集中力設計分析與試驗技術、氦加溫增壓技術、尾部防熱技術等１４項重大關鍵技術攻關。

　　為滿足“撐得住”的高要求，助推器采用了斜頭錐和前捆綁主傳力結構。在飛行過程中，助推發(fā)動機產生的推力，通過頭錐上的前捆綁點傳遞給芯級，在頭錐不足０．１平方米前捆綁點處，需要承受３００多噸的偏置集中力載荷。

　　為此，研制團隊專門為頭錐“量身定制”了一款專屬的“梁式”承載偏置集中力構型。用３０００多個零件鉚接而成斜頭錐，而錐體與芯級的前捆綁點軸承支座，則采用了一體化設計，用１噸多重的高硬度鋼材，在數(shù)控機床上加工到１００多公斤，有效保證了結構的強度。

　　增壓輸送系統(tǒng)是連接推進劑貯箱與發(fā)動機的紐帶。助推器上每個１２０噸大推力液氧煤油發(fā)動機，其產生的最高壓強達５００個大氣壓。針對長征五號個頭大、動力強、發(fā)動機入口壓力高等要求，研制團隊采用了全新的液氧箱大流量氦氣加溫增壓方案。

　　同時，為保證火箭的推力，還采用了全冗余閉式增壓控制、高壓大吸力電磁閥、高減壓比減壓器、雙觸點壓力信號器等一系列新技術，都是上海航天技術研究院在運載火箭首次進行工程應用，實現(xiàn)了動力系統(tǒng)技術的升級換代。

　　針對海南文昌發(fā)射場的氣候特點，研制團隊對箭體各艙段對接面、艙段開口處、連接開口處等進行密封處理，對電連接器等進行了４８小時浸泡試驗，確保萬無一失。

　　在長征五號助推器的研制過程中，研制團隊還全面引入了數(shù)字化模式，率先開展以數(shù)字樣機為核心的全型號數(shù)字研發(fā)。首次引入全箭全三維一體化設計理念，將繁雜的問題條理化；突破三維數(shù)據(jù)交換難題，實現(xiàn)了數(shù)字一體化集成；首次成功構建全箭數(shù)字樣機，與傳統(tǒng)方法相比，取消實物樣機，不但節(jié)省了上千萬元的成本，還大幅縮短了研制周期。

　　首次實現(xiàn)了ＴＯＰ－ＤＯＷＮ自頂向下的數(shù)字化協(xié)同研發(fā)技術的應用，構建數(shù)字化平臺進行航天型號的管理；首次在航天產品中引入人機裝配仿真，在３Ｄ環(huán)境中對模型進行虛擬裝配仿真，利用數(shù)字化虛擬裝配技術的強大功能，顯著提升產品設計質量和競爭力。