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航天科技八院研制团队保障长征五号遥三运载火箭飞行、完善助推模块研制技术侧记
来源:中国航天报     日期:2020年01月08日    字体:【】【】【

去年年底,长征五号遥三火箭一飞冲天。这枚火箭上的4个助推模块早在2017年7月就已运抵天津厂房,由于遥二发射失利、遥三发射计划暂停,这一放,便是27个月。

4个助推模块里装着8台120吨级液氧煤油发动机,推力占全箭的90%以上。火箭产品同样有保质期,27个月对火箭产品是一个不小的考验,4枚助推模块如何“保鲜”?

“这次产品的存储时间超过以往任何一次。”中国航天科技集团有限公司长征五号火箭副总指挥兼副总设计师、八院科技委常委鲍国苗说。从2017年7月到2019年底长五遥三发射升空,4个助推不停地进行着“ 保鲜”作业。

每月一次的常规巡检必不可少。27个月里,检测人员在天津与上海之间来来往往20多次,全面查看各项监测数据是否正常。

除了常规巡检,还有更为精细的“复测”。“复测”每6个月进行一次,被大家称为“动作一次”——让阀门进行一次启闭动作、传感器采集一次参数、测量系统传输一次数据,通过全身检查确保产品处于健康状态。

八院产保副经理吴小军介绍:“对于每个项目,我们要做的不仅仅是一次试验,单个助推模块中每个小项就要进行3~4次匹配测试。”可以说,检测人员与助推模块的每个地方都有近20次的“亲密接触”。

“眼见为实”是助推器总装单位149厂提出的强制性要求——“要么看到产品实物,要么看到产品照片”。为此,他们把与助推模块相关的总装产品近万张照片重新判读,还对近6000张焊接X光底片进行重新判读和互评。

为确保产品可靠,研制团队还将合练箭助推模块上的单机或部件拆下,送回上海进行更加精细的测试。

合练箭助推模块是为火箭演练而制作的,与正样助推模块的生产模式完全一致,但其存放环境恶劣。因此,如果合练箭助推模块各项检测达标,便能进一步从侧面印证正样产品的可靠性。

“复测”一路顺利,但研制团队还希望通过检测发现问题。一次,在对合练箭进行多次试验后,设计师发现电磁阀的非金属部分容易出现凹坑,这将导致电磁阀打开、关闭的时间比原先长。

这个电磁阀有多重要?长征五号火箭助推模块的液氧煤油发动机要靠增压输送系统为推进剂贮箱增压,进而为发动机输送推进剂。而高压电磁阀是增压输送系统中的阀门之一,在发动机工作时打通或切断增压通道,是连通推进剂与发动机的重要关卡。

发现问题后,阀门专业设计师立即更改设计,研制出了新型复合结构阀门。设计师将这次更改形容为“螺蛳壳里做道场”——在不到一节小拇指大小的零件上,加工出凹槽并进行非金属的嵌套,难度不可谓不大。

最终,通过仿真分析、试验验证,研制团队解决了凹坑问题,提高了电磁阀的可靠性。这也是此枚长征五号火箭16个技术状态更改之一。

在长达27个月“复测—改进”的循环打磨下,长征五号火箭助推模块的研制技术变得更加成熟。

据设计师介绍,自长征五号火箭首飞成功之后,805所年均任务量多达10个助推模块,一个助推结构系统设置了5个强制检验点、35个关键检验点,需要验收8个结构舱段。针对每个助推模块,设计师需下厂10余次,一年共下厂百余次。

长征五号助推模块由总体、结构、测量、动力4个专业组成,研制团队针对每个专业梳理出影响任务成败的关键单机列表,进而梳理出每个助推模块必不可少的4000个设计特性。

如今,研制团队已将这些设计特性的所有数据整理成数据包,为后续数字化建设、大数据分析、智能检测奠定基础。

这些努力,必将助推大火箭在即将到来的高频次发射中夺取新的胜利。(赵聪)

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