长征五号|上海制造！长征五号4枚助推器承托“火箭之重”
【长征五号|上海制造！长征五号4枚助推器承托“火箭之重”】
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宇宙浩瀚 ， 星空灿烂 。这一次 ， 遍布着沙丘砾石的红色星球 ， 成为中国航天的新征途 。
2020年7月23日12时41分 ， 中国航天科技集团有限公司研制的长征五号运载火箭在文昌航天发射场点火升空 ， 成功将“天问一号”火星探测器顺利送入预定轨道 ， 发射取得圆满成功 。
想要到达上亿千米之外的火星 ， 中国必须研制一款强大的运载工具 ， 而“长征五号”重型运载火箭就被外界视为火星探索的“太空巨无霸” 。位于上海的中国航天科技集团有限公司八院总承研制了长征五号运载火箭中的4个3.35米助推器、助推伺服系统、外安、芯级配套电池 。
长五由直径5米的芯级火箭和四个直径3.35米的助推器组成 ， 其中四个助推器是其起飞的主要动力源 。它们的力气有多大？火箭超过1000吨的起飞推力中 ， 四个助推器提供了90%以上 。
根据总体设计方案 ， 火箭采用助推主支撑的方式 ， 即在全箭竖立时 ， 靠分布于4个助推上的12个支撑点停放在发射台上 。要实现这种支撑 ， 对助推器的结构设计要求非常高 ， 不仅要承受住火箭800多吨自身重量 ， 抵挡住文昌航天发射场特有大风 ， 还要在火箭助推飞行过程中 ， 能将几百吨推力有效传递给芯级并经受发动机产生的复杂热环境考验 。虽然给研制团队加大了研制难度 ， 但这一设计有利于减轻芯级尾段重量 ， 提高火箭运载能力 。
长征五号助推器首次采用了斜头锥和前捆绑主传力结构 。当发动机的推力往上传时 ， 通过头锥上的前捆绑点传递给芯级 。经过测算 ， 在头锥不足0.1平方米的前捆绑点处 ， 实际要承受300多吨的偏置集中力载荷 。这就像一个人“单肩”扛重物 ， 为了抗住劲 ， 研制团队为头锥量身定制了一款专属的“梁式”承载偏置集中力构型 ， 用3000多个零件铆接而成斜头锥 ， 而锥体与芯级的前捆绑点轴承支座则采用了一体化设计 ， 有效保证了结构强度 。最终通过了多舱段联合低温静力试验 ， 有效验证了该型结构设计的可行性 。
别看四大助推器飞至半空 ， 即完成任务,与芯级解锁分离 ， 其研发制造起来一点也不简单 ， 迄今为止都是国内最大的低温液体助推器 。它们五脏俱全 ， 相当于一枚单级运载火箭 。每个助推器安装了2台120吨液氧煤油发动机 ， 并为全箭提供竖立状态的支撑 。此外 ， 其采用的气动外形良好的斜头锥是国内最大的偏置集中力舱体 。
长征五号运载火箭副总指挥兼副总设计师鲍国苗介绍 ， 自2006年10月立项以来 ， 八院长征五号型号研制团队先后突破了低温POGO分析和抑制技术、偏置集中力设计分析与试验技术、氦加温增压技术、尾部防热技术等14项重大关键技术攻关 。
作者：史博臻
图：张阳
编辑：朱伟
责任编辑：戎兵
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