專家詳解長征二號F型火箭兩大新亮點

　　近日，神舟七號飛船完成與長征二號Ｆ運載火箭的對接。這是神舟七號飛船與長征二號Ｆ運載火箭在垂直裝配廠房進行對接。 新華社發（秦憲安 攝）

　　新華網酒泉９月２４日電（記者張汨汨、李宣良）雖然都叫“長征二號Ｆ型運載火箭”，但與發射神六的那枚相比，擔負神舟七號飛船發射任務的這枚火箭做了３６項技術改動，其中的兩個技術攻關尤其值得關注。載人航天工程運載火箭系統的副總設計師張智就這兩大亮點向記者做了詳細解釋。

　　“這兩處改動可以用兩個詞來概括，一個是‘加氣囊’，一個是‘鋁改鋼’。”張智説。

　　所謂“氣囊”，其實是在火箭助推器內新安裝的一套“變能蓄壓器”。這一改動，是為了進一步解決火箭上升過程中的共振問題。

　　神舟五號航天員楊利偉凱旋後，曾透露出這樣一個信息：在火箭升空１１０秒時，他感受到強烈的振動，這種現象大約持續了２０秒——火箭發射時必然會有振動，但如果航天員感到強烈不適，則説明産生了共振現象，把正常的振動放大了。

　　神舟六號成功消除了大部分共振現象，但問題還沒有完全解決。

　　“雖然神六的兩位航天員沒有感到有特別的不適，但我們事後分析遙測數據，發現火箭起飛１２６秒後還是出現了逐漸增大的振動。如果這個問題不解決，神七上的航天員還有可能産生像楊利偉那樣的感覺。”張智説。

　　這次的共振發生在助推器上，研製人員決定用安裝蓄壓器的方法來降低振動頻率。

　　“你在水壺裏放一個氣球，壺裏水振動的頻率就會低很多，蓄壓器利用的就是這個原理，它像一個大氣囊，能夠把助推器裏液體的共振給‘吸’掉。”

　　而火箭在不同的飛行階段，助推器振動的頻率是不一樣的，蓄壓器“吸振”的能力必須隨助推器振動頻率的變化而變化。這樣，技術人員就想出了安裝“變能蓄壓器”的招數。

　　“變能蓄壓器”其實是兩個容積約１．２升的金屬膜盒，就像在助推器的管腔裏放了兩個氣囊。火箭上升的前７２秒，一個“氣囊”工作，從第７２秒開始，兩個“氣囊”連通共同工作，進一步降低振動頻率。

　　“這道理聽起來簡單，但蓄壓器容積多大？安裝在什麼位置？從第幾秒開始工作？這都需要大量的分析測試。”張智説，他們列出了一個超級複雜的微分方程組，僅未知數就有１２６個。

　　經過反復的試驗測試，變能蓄壓器“吸振”的效果非常出色。“神七航天員乘坐火箭時感覺會更舒適。”張智説。

　　火箭的第二個亮點是“鋁改鋼”，就是將二級增壓管路的材質由鋁合金換成了不銹鋼，目的是解決這一部位在高溫環境下漏氣的問題。

　　“‘神六’成功發射後，我們觀察遙測數據，發現火箭飛行第４１５秒時，二級軌艙的溫度傳感器、熱流傳感器指數有輕微的下降。”張智説。

　　當時發動機工作得好好的，熱源沒有消失，為什麼溫度會下降呢？張智他們沒有忽略這個細小的疑點，做了大量檢測和細緻的對比實驗，最後找到是二級增壓管路發生了漏氣。

　　漏氣點在哪？管路沒有缺損，密封圈也十分嚴密，研製人員最後得出結論，是製作二級增壓管路的鋁合金耐受不住火箭飛行時的高溫而輕微漏氣。於是，他們就用耐高溫的不銹鋼替代了鋁合金。

　　這麼一改，整個裝置的重量增加了１８公斤，也就是説，火箭的運載能力減少了１８公斤。“用１８公斤來換火箭的可靠性，我們覺得還是值得的。”張智説。

　　張智介紹，“神七”任務是長征火箭“鋁改鋼”後的第一次飛行，今後，長征系列的其他運載火箭也會沿用這一創新性的修改。

責編：孟煦