海口玻璃软木垫(“问天”之路｜大暑迎发射，“冰墩墩”穿越火线有妙招)

Posted 2023-06-01

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海口玻璃软木垫(“问天”之路｜大暑迎发射，“冰墩墩”穿越火线有妙招)

“大暑前后，衣裳溻透。”大暑，是一年中天气最热、湿气最重的时节，“湿热交蒸”在此时达到顶点。然而就在大暑（7月23日）次日，海南文昌发射场迎来了一次重要发射，由中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院（简称：“火箭院”）抓总研制的长征五号B遥三运载火箭（以下简称“长五B”）成功将问天实验舱送入预定轨道。

据了解，长五B“腰身”粗、“个头”大，“肚子”里满满的“深低温”液氧液氢燃料占火箭体重的90%以上，堪称火箭家族中的“冰墩墩”。大暑时节、又在低纬高温之地发射，“冰墩墩”长五B是如何穿越层层火线的呢？

身披“隔热汗衫”

“冰墩墩”长五B身体里的液氧温度达到－183摄氏度，液氢温度可达－253摄氏度，已经接近－273.15摄氏度的绝对零度。人在炎炎烈日下暴晒，都会挥汗如雨，“冰墩墩”长五B更是如此。海南文昌发射场气候潮湿，在最热时刻发射，低温推进剂加注后，箭体表面的温度低，就会出现结露现象，箭体表面的冷凝水顺着箭体流下，这对箭体结构的防水提出了较大挑战。

为此，周身冰冷的它在完成加注后要防止贮箱内部温度过高，因此采用隔热材料和工艺，在外层均设置了绝热层，就像披上了一身“隔热汗衫”，保持箭体内外温差较大的情况下维持低温环境。不但能够有效减小贮箱内部温度升高，同时可以有效缓解箭体外部冷凝水的产生。

火箭院结构系统指挥王乾解释了“隔热汗衫”的工作原理：“一方面，团队通过在整流罩内部设计排水罩和倒水孔，将舱内可能产生的水往外疏导；另一方面，在箭体的关键设备、电缆均采取防水措施，同时箭体部段间的对接面同样利用涂胶等手段进行封堵，防止外部水汽进入箭体内部。”

全程冷链运输

在执行发射任务前，约20层楼高、几百吨重的“冰墩墩”长五B要从总装厂房被转移到发射塔架，整个过程需要两三个小时才能完成。为了避免“冰墩墩”被“热化了”，设计人员为这个“巨无霸”设置了全程冷链运输。

“大暑迎发射，又是在中午，如果不能保障全程冷链运输，金属一旦热胀冷缩就会影响煤油贮箱的容量。”火箭院长五B火箭副总设计师娄路亮说。

所谓全程冷链运输，也就是在星罩组合体转运和火箭转运至发射区过程中，均有空调向罩内输送常温干燥空气，保障问天实验舱的舒适度。其中，星罩组合体转运主要使用的是转运车搭载的吹风设备，火箭转运发射区过程中主要使用活动发射平台上的空调。等火箭到达发射区后，整流罩部分通过空调口进行空调送风，各壳段通过舱口进行空调送风。

Plus版空调房

此次“冰墩墩”长五B搭载的问天实验舱是世界上最大规模的整流罩之一，也是空间站三舱段中最重、最大的。为了容纳这位“乘客”，团队特意为它订制了Plus版空调房，也就是始终保持常温干燥空调送风的超大整流罩。

“我们根据问天舱外形包络情况，重点开展了罩内许用空间安全分析，”王乾说，“同时，为保证问天舱的对接安装，我们也在整流罩、载荷支架、仪器舱的多余物清洁方面做了很多工作。确保在火箭飞行和分离动作过程中，不产生多余物。”

据了解，问天舱和核心舱在对接方向上刚好相反，因此，其对接结构距离分离面比较近，对载荷支架与仪器舱的清洁度要求严苛，空间转位机构是空间站建造的关键设备，一旦出现多余物卡滞，将对问天舱与天和核心舱对接产生灾难性的影响。

虽然，整流罩内仪器位置的调整主要是为了提高分离动作的可靠性及减少合罩过程不必要的操作，减少多余物出现的风险。但通过仪器电缆位置的调整，确实也实现了整流罩内空间的优化，使问天舱的乘客更加舒适。

“乘客是第一位的，除了大空间，我们还要尽量保障它的温湿度条件。”娄路亮说。“冰墩墩”的整流罩上共设置了两路送风接口，送风空调能够满足超大空间送风要求，从而保障问天舱始终处于舒适的环境。整流罩的头锥部段选用了冯卡门锥曲线，头锥高度达到5米以上，能够大大降低火箭在大气飞行中的气动加热，保障整流罩内外温差较小。同时，设计人员在整流罩外侧粘接具备优良的隔热效果的软木，能有效减小因气动加热引起的罩内温度升高，避免问天舱在穿越大气层时遭受炙烤。

作者：沈竹士通讯员董佳莹

编辑：赵征南