陜西力量

　　為長五B發射成功助力

　　5月5日18時，我國載人空間站工程研制的長征五號B運載火箭在海南文昌發射場豪邁出征，成功將我國新一代航天飛船試驗船送入近地軌道。

　　該型火箭的全系列動力由總部位于西安的航天科技集團六院提供;航天科技集團五院西安分院為試驗船量身定制了中繼終端和天線網絡;航天科技四院提供了火箭的消氫點火裝置和C/C密封材料，為火箭成功發射保駕護航。

　　航天六院：研制交付兩種共10臺主發動機

　　本次發射，六院為火箭研制交付了兩種共10臺主發動機，分別是2臺50噸級氫氧發動機組成的芯一級動力和8臺120噸級液氧煤油發動機組成的助推器。

　　航天六院院長劉志讓介紹，除了為火箭飛向太空提供上千噸推力之外，在火箭搭載的新一代航天飛船試驗船上，還有六院研制提供的返回艙和服務艙推進子系統，可以實現飛船在軌自主飛行段姿態、軌道控制以及返回再入過程中的姿態控制功能。其中，返回艙上配置了無毒推進劑推進系統方案。

　　試驗飛船方面，六院開展了推進技術創新，返回艙推進子系統采用了新型單組元無毒推進系統技術方案，大大提高了系統安全性，為后期載人發射提供了較高的安全保障。此外，服務艙推進子系統新研制配套了目前國內航天器領域最大容積的貯箱。

　　零窗口發射、一級精準入軌

　　考驗芯一級發動機

　　由于長五B火箭與長五火箭的任務要求、構型、載荷和入軌方式都不同，為芯一級發動機——大推力氫氧發動機帶來了新的挑戰。

　　首先，長五B火箭是為我國空間站建設服務的，后續將承擔空間站發射對接任務，因此此次首飛將模擬這一工作條件，需要精準的發射時間，也就是“零窗口發射”。“說好幾點幾分，必須分秒不差。”長五火箭副總師王維彬介紹，“未來要實現在天上對接，到了時間點不發射，就錯過了對接的最佳時機。”

　　其次，長五B火箭由助推發動機和芯一級發動機提供推力，和長五火箭相比沒有了上面級發動機。也就意味著，在火箭助推分離的瞬間，加速度將更大，緊接著由于助推分離喪失一部分推力，加速度瞬間達到最低。發動機必須適應短時間內入口壓力的劇烈變化。

　　長五B的新構型帶來了第三個挑戰，也就是“一級精準入軌”。空間位置六個自由度，都必須精準控制。長五火箭有上面級發動機，可以由姿控系統進行有效控制。但本次任務，需要大推力發動機直接將有效載荷精準送入預定軌道，對于發動機關機推力變化的精準預測和一致性分析有更高的要求。“對推力室而言，就是燃燒要穩，避免工作中的壓力脈動。此外，也要求閥門和渦輪泵動作的一致性要好。”航天科技集團六院北京11所原推力室設計部主任許曉勇說。

　　針對上述三個挑戰，研制隊伍通過大量的課題研究與試驗驗證，將這些難點逐一攻克。

　　新型姿控發動機

　　讓新飛船飛得更穩

　　試驗飛船由返回艙和服務艙兩艙結構組成，航天科技集團六院801所承擔了兩艙推進系統的研制工作。

　　服務艙推進系統首次成功設計了適應超大推進劑裝載量的空間推進系統，研制了目前國內容積最大的2900L表面張力貯箱，研究并采用連續氣體激勵法進行超大容積表面張力貯箱推進劑剩余量的計算。

　　返回艙推進系統成功研制了空間推進系統領域首創的返回艙無毒推進系統及其關鍵單機——無毒HAN基發動機，并在推進系統設計中適當考慮了重復使用問題。新一代載人飛船試驗船推進系統的研制，將為未來載人登月及低成本重復使用航天技術奠定了一定的技術基礎。

　　服務艙推進系統配套4臺2500N軌控發動機和20臺姿控發動機，為飛船飛行和變軌提供精準動力。發動機配置了燃燒穩定裝置，進行了全面系統的動態燃燒穩定性評定試驗，是國內第一臺“動態穩定”的空間發動機，可保證載人飛船高可靠性、高安全性的特殊要求。

　　航天五院：一次運送6-7名航天員 安全性高、可重復使用

　　據航天科技集團五院西安分院專家介紹，新一代載人飛船是全面升級的天地往返交通工具，采用返回艙與服務艙兩艙構型，在未來執行近地軌道任務時可一次運送6-7名航天員。這次亮相的新一代載人飛船試驗船由航天科技集團五院抓總研制。該飛船適應載人和載貨等多項任務，滿足我國近地空間站運營和載人后續工程等任務需求，是高安全、可重復使用的載人天地往返運輸飛行器。航天科技集團五院西安分院為試驗船量身定制了中繼終端和天線網絡，確保了試驗船與地面的實時通信。

　　據西安分院新一代載人飛船試驗船研制負責人余曉川介紹，相比以往的飛船飛行任務，在此次的飛行任務中，中繼終端面臨著兩方面的挑戰：首先是由于新一代載人飛船試驗船運行的軌道為近地點高度約為300公里、遠地點高度為18000公里的大橢圓軌道，試驗船運行的速度和與中繼衛星之間的距離都會產生變化，這對中繼終端的捕獲和中繼通信能力提出了更高要求。其次是由于該試驗船運行軌道空間輻射效應較強，在運行過程中，可能會因為空間單粒子效應而影響通信質量。

　　西安分院為試驗船研制的天線網絡雖然體積很小，卻能量巨大，整個試驗船上十余幅天線的信號都必須通過天線網絡來傳輸，它是試驗船重要的“信號樞紐”。

　　航天四院：消氫點火裝置和C/C密封材料成功應用

　　在這次發射中，航天科技四院42所研制的消氫點火裝置和43所研制的C/C密封材料成功應用于長五B火箭，為其成功發射保駕護航。

　　長征五號B運載火箭是在長征五號基礎上改進研制的新型運載火箭，采用無毒無污染的液氧、液氫和煤油作為推進劑。消氫點火裝置能點燃火箭發射的“第一把火”，消除火箭發射前排放的大量低溫氫氣，安全護航長征五號B。該裝置采用高安全性的藥劑材料和先進的控制技術，確保能夠“準時、準確”點火，待消除氫氣后又能及時“熄火”。實施雙層保護設計，不僅能承受火箭發射時產生的高熱流沖擊，而且具有防爆功能，避免可能引起的安全事故。

　　另外，長征五號B運載火箭采用120噸液氧/煤油發動機，而43所研制的C/C密封材料應用于液氧煤油發動機渦輪泵關鍵部位，能在高低溫、高壓、高速旋轉條件下工作，具有自潤滑特性以及高強耐磨低滲透特點，在多型液體火箭發動機中發揮了重要作用。 華商報記者 馬虎振