专家详解长征二号F型火箭两大新亮点

　　近日，神舟七号飞船完成与长征二号Ｆ运载火箭的对接。这是神舟七号飞船与长征二号Ｆ运载火箭在垂直装配厂房进行对接。 新华社发（秦宪安 摄）

　　新华网酒泉９月２４日电（记者张汨汨、李宣良）虽然都叫“长征二号Ｆ型运载火箭”，但与发射神六的那枚相比，担负神舟七号飞船发射任务的这枚火箭做了３６项技术改动，其中的两个技术攻关尤其值得关注。载人航天工程运载火箭系统的副总设计师张智就这两大亮点向记者做了详细解释。

　　“这两处改动可以用两个词来概括，一个是‘加气囊’，一个是‘铝改钢’。”张智说。

　　所谓“气囊”，其实是在火箭助推器内新安装的一套“变能蓄压器”。这一改动，是为了进一步解决火箭上升过程中的共振问题。

　　神舟五号航天员杨利伟凯旋后，曾透露出这样一个信息：在火箭升空１１０秒时，他感受到强烈的振动，这种现象大约持续了２０秒——火箭发射时必然会有振动，但如果航天员感到强烈不适，则说明产生了共振现象，把正常的振动放大了。

　　神舟六号成功消除了大部分共振现象，但问题还没有完全解决。

　　“虽然神六的两位航天员没有感到有特别的不适，但我们事后分析遥测数据，发现火箭起飞１２６秒后还是出现了逐渐增大的振动。如果这个问题不解决，神七上的航天员还有可能产生像杨利伟那样的感觉。”张智说。

　　这次的共振发生在助推器上，研制人员决定用安装蓄压器的方法来降低振动频率。

　　“你在水壶里放一个气球，壶里水振动的频率就会低很多，蓄压器利用的就是这个原理，它像一个大气囊，能够把助推器里液体的共振给‘吸’掉。”

　　而火箭在不同的飞行阶段，助推器振动的频率是不一样的，蓄压器“吸振”的能力必须随助推器振动频率的变化而变化。这样，技术人员就想出了安装“变能蓄压器”的招数。

　　“变能蓄压器”其实是两个容积约１．２升的金属膜盒，就像在助推器的管腔里放了两个气囊。火箭上升的前７２秒，一个“气囊”工作，从第７２秒开始，两个“气囊”连通共同工作，进一步降低振动频率。

　　“这道理听起来简单，但蓄压器容积多大？安装在什么位置？从第几秒开始工作？这都需要大量的分析测试。”张智说，他们列出了一个超级复杂的微分方程组，仅未知数就有１２６个。

　　经过反复的试验测试，变能蓄压器“吸振”的效果非常出色。“神七航天员乘坐火箭时感觉会更舒适。”张智说。

　　火箭的第二个亮点是“铝改钢”，就是将二级增压管路的材质由铝合金换成了不锈钢，目的是解决这一部位在高温环境下漏气的问题。

　　“‘神六’成功发射后，我们观察遥测数据，发现火箭飞行第４１５秒时，二级轨舱的温度传感器、热流传感器指数有轻微的下降。”张智说。

　　当时发动机工作得好好的，热源没有消失，为什么温度会下降呢？张智他们没有忽略这个细小的疑点，做了大量检测和细致的对比实验，最后找到是二级增压管路发生了漏气。

　　漏气点在哪里？管路没有缺损，密封圈也十分严密，研制人员最后得出结论，是制作二级增压管路的铝合金耐受不住火箭飞行时的高温而轻微漏气。于是，他们就用耐高温的不锈钢替代了铝合金。

　　这么一改，整个装置的重量增加了１８公斤，也就是说，火箭的运载能力减少了１８公斤。“用１８公斤来换火箭的可靠性，我们觉得还是值得的。”张智说。

　　张智介绍，“神七”任务是长征火箭“铝改钢”后的第一次飞行，今后，长征系列的其他运载火箭也会沿用这一创新性的修改。

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