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科普:火箭推進劑加注是什么

2021/4/29 9:35:14 來源:IT之家 作者:問舟 責編:問舟

IT之家 4 月 29 日消息 中國載人航天工程辦公室宣布,助力空間站“天和”核心艙發(fā)射任務的長征五號 B 遙二運載火箭已完成推進劑加注,預計在今日中午 11 時許進行發(fā)射。

可能有部分小伙伴不是很明白這里的火箭推進劑加注是指什么意思,但想必此前已多次在國家航天工程中看到這一名詞。

IT之家曾報道,“天和”核心艙與長征五號 B 遙二運載火箭組合體早在 4 月 23 日就已轉(zhuǎn)運至發(fā)射區(qū)并按計劃開展發(fā)射前的各項功能檢查、聯(lián)合測試等工作,所以這之間近一周的間隔到底干了什么呢?科技日報就于此做了一些科普。

說到這些工作我們就得先來講一下火箭本身的問題。

相比此前的長征二、三、四號火箭,我們近期最常見長征五號改進之一是它的核心推進劑是由液氧煤油(助推器)和液氧液氫(核心芯一級、二級)組合使用。而眾所周知,液氧液氫的穩(wěn)定儲存溫度極低,甚至可達 - 253℃,因此長征五號也得名“冰箭”。

簡單來說,長征五號 B 運載火箭是低溫火箭,所以面臨著低溫推進劑加注問題和復雜的發(fā)射前流程。而更新了推進劑,就意味著發(fā)動機也要更新。在這個基礎(chǔ)上,長征五號就需要多種發(fā)射前的準備,例如火箭加注。

火箭加注是火箭發(fā)射前的一項重要工作,耗時較長,所以一般是在火箭發(fā)射的前一天完成。

中國航天科技集團公司一院 15 所長征五號型號副總師、項目指揮賀建華介紹稱,低溫加注系統(tǒng)是向火箭加注、補加低溫介質(zhì),并實現(xiàn)低溫介質(zhì)安全、合理排放的一套準備系統(tǒng)。

據(jù)介紹,長征五號系列運載火箭的低溫加注系統(tǒng)擁有低溫閥門數(shù)百個、氣動閥門數(shù)以千計,低溫管路達 1 萬多米、供氣管路 3 萬多米,電纜 100 多公里,規(guī)模龐大復雜是前代系統(tǒng)的數(shù)倍之廣。

同時由于加注流量大,密封、絕熱難度大,安全性和環(huán)境適應性要求高,新的低溫加注系統(tǒng)在技術(shù)上實現(xiàn)了新的突破,例如加注燃料的部分。

相比前代火箭需要一級、二級... 逐漸加注,新系統(tǒng)增設(shè)了獨立管路,可以實現(xiàn)對助推器、一級和二級等同時加注的操作,因此并不復雜且更加安全。

不過難點也是很明顯的,長征五號 B 運載火箭使用的是冷藏狀態(tài)下液氫液氧低溫燃料,溫度為 - 253℃和 - 183℃,這就注定了氫和氧的性質(zhì)有所區(qū)別。

據(jù)悉,這種情況下的加注順序一般是先加注常溫推進劑煤油,然后是低溫推進劑。不過這里還有一點,因為低溫推進劑加注后會因為汽化而減少,所以火箭發(fā)射前的加注也不是越早越好,而是要嚴格按照時間要求精準地完成,從而達到效率最大化。

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