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胖五更多细节披露:身上捆21个摄像头

html模版“胖五”更多细节披露:身上捆21个摄像头

  原标题:再征太空,更多细节披露!“胖五”身上捆21个摄像头?!

胖五更多细节披露:身上捆21个摄像头图片一
胖五更多细节披露:身上捆21个摄像头图片一

  中青在线海南文昌7月2日电(中国青年报•中青在线记者 邱晨辉) 我国运载能力最大的新一代运载火箭长征五号又来了!来自国防科工局的消息显示,第二发长征五号运载火箭即“长征五号遥二火箭”将在今天完成发射。目前火箭已进入临射状态。

  去年11月3日,成功首飞的大力士“胖五”长征五号迅速家喻户晓。相比第一次,这一次大火箭的打造者航天科技集团一院,以及卫星的打造者航天科技集团五院披露了与之有关的更多细节。

  火箭上的摄像头都安在哪里?发动机舱也装?!

  “明星”都有些个人的小癖好,火箭里的明星“胖五”也不例外,跟其他火箭兄弟相比,它最爱自拍,而且用的都是高端设备。

  设计员为了全面掌握火箭飞行过程中各部段、各阶段的关键动作,给长五火箭配备了21个摄像机,是其他火箭兄弟的两倍左右,绝对土豪级别。

  这21个摄像头,就像21只“眼睛”,被称作大火箭的“图像测量系统”,通过它们,设计人员可以实时监测到火箭飞行的全过程。普通观众从电视看到的火箭刺向苍穹的镜头,基本也都来自这些眼睛的所见所得。

  具体来看,图像测量设备由箭载图像摄像装置、图像压缩器和地面图像实时解码设备、图像监视器及数据处理计算机组成。

  其中,箭载图像摄像装置就是我们俗称的“摄像头”。长五火箭电气总体设计师董余红介绍,以前,由于测量系统遥测数据传输速率的限制,火箭飞行过程中,箭上摄像头数量较少,例如长征七号运载火箭全箭只安装了5个摄像头。而长五火箭有21个摄像头,可谓是史上最“豪华”。

  这21个摄像头分别位于助推器发动机舱、一级发动机舱、一级氧箱上底、二级发动机舱、仪器舱外、卫星支架等位置。

  由于长五火箭助推器体积较大,相当于以前火箭芯级的大小,助推器与一级的分离过程非常复杂,为了全面细致地监测助推器分离的过程,设计人员在每一个助推器上都安装了2个摄像头。

  此外,由于分离过程非常迅速,普通的摄像机根本无法拍摄出分离瞬间的细节,所以设计人员又在一级氧箱外壁设置了图像监测点,由4台每秒可拍摄100张图片的高速摄像机对其进行监测。

  这样,火箭飞行过程中,地面可以实时监测到助推器分离过程的每一个细节。

  “图像测量系统就像汽车的行车记录仪一样,它最大的好处就是万一发生了故障,通过这些摄像头传回的数据,我们可以准确进行故障定位,查找原因。”董余红说。

  就像男女恋爱,卫星“坐”火箭也有“磨合期”

  就像男女之间谈恋爱都讲磨合期,卫星“坐”火箭也会提前磨合“脾气”“性格”,这样“携手”飞天才会更安全。

  按照长五火箭结构强度分析师曹昱的说法,长五火箭和其搭载的卫星分别由两个不同的单位设计制造。双方分别开展强度设计和试验考核,只有到了地面分离试验时,卫星和火箭才第一次见面,才会知道对方的真实“脾气秉性”。

  不过,由于地面分离试验只是考核分离结构的分离功能,并不能知道分离结构的受力情况,所以说卫星和火箭对彼此的了解还是片面的。

  曹昱说,如果火箭和卫星到翱翔太空时才发现彼此“性格不合”,就会带来飞行风险,甚至导致发射任务的失败。”

  按照航天科技集团五院的介绍,长五火箭这个“大力士”托举的卫星也是非同一般,不但质量大,而且重心高,分离螺栓所受到的力也就更大。

  这就意味着,长五火箭虽然力气大,能够举得起卫星,但有可能会导致“内伤”。曹昱说,这样的话,就可能造成分离螺栓变形,甚至是损坏,让分离结构的强度可靠性大打折扣。

  类似这样的假设怎样来验证?火箭设计师想出了一个办法,让火箭与卫星提前“见面”,提前磨合“脾气秉性”。

胖五更多细节披露:身上捆21个摄像头图片二
胖五更多细节披露:身上捆21个摄像头图片二

  莫非,卫星真的要提前“跑”一趟与长征兄弟见面?倒没有那么波折,火箭设计师将卫星三维模型与火箭联合开展分析,就能够让它们度过“磨合期”。

  “这一磨合才发现,火箭分离时,导致‘内伤’的现象是存在的。”曹昱说,设计人员因此联合优化设计方案,经过不断的探索,最终改变星箭之间的传力路径,规避了风险。他说,“双方尽早发现了彼此的缺点,然后改变自己,包容对方,这样的关系也更稳固、更长久。”

  长五火箭助推器的“头”为什么是斜的

  大家看到长征五号的外观时,除了惊叹它的大,或许还会发现一个与我国其它火箭不同的地方——4个助推器的“头部”即“前端壳”是斜的,像4个孩子把头依偎在代孕妈妈的腰间。

  这是一个特殊的设计。按照航天科技集团一院研究人员的说法,这种助推器的“头部”叫“斜头锥”,之所以采用这样的设计,是为了让助推器能够捆在芯一级的箱间段上。

  我国此前的捆绑式火箭均采用“后支点传力”,也就是助推器带来的推力从火箭芯级的底部传递,助推火箭加速。但是,它们每个助推器的推力只有70多吨,而长五火箭每个助推器的推力高达240吨左右,4个助推器可产生约960吨推力。

  这么大的推力,如果再从火箭芯级的底部传递,就必须把底部的结构设计得更强,不过,这么做会导致火箭“超重”。设计师们决定采用“前支点传力”,让助推器强大的推力从火箭芯一级的“腰”,即液氢贮箱与液氧贮箱间的“箱间段”上传递。

  如此一来,火箭芯级与助推器之间的关系就由“挑担子”变成“抬轿子”,火箭重量大大降低。

  当然,长五火箭的“大体格”也给“前支点传力”带来了一定的难题。按照航天科技集团一院研究人员的说法,在我国此前的捆绑式火箭中,芯一级燃料贮箱的长度与助推器两个贮箱的长度相当,上下捆绑“一拍即合”。

  但是,长五火箭芯一级燃料贮箱的长度,却超过了助推器两个贮箱,如果采用传统的“正头锥”构型,其上方的捆绑装置就难以“高攀”芯一级的箱间段了。

  捆绑在贮箱上?“皮薄馅大”的贮箱根本受不了;加长助推器?那又会让火箭增加重量。

  “山不过来,我就过去”。设计人员把助推器“头部”的“制高点”由中间移向靠近芯级的侧边,这样就解决了助推器不够高的问题。除此之外,“斜头锥”还能减少部分空气阻力,一举多得。

胖五更多细节披露:身上捆21个摄像头图片三
胖五更多细节披露:身上捆21个摄像头图片三

  当然,要采用“斜头锥”的构型,设计人员还要对助推器的“头部”和芯一级的“腰板”进行加强。在关键部位做足功夫后,长五火箭才能在4枚助推器的托举下一飞冲天。(教育科学部编辑)

责任编辑:刘光博

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