长二FT1——中国运载火箭中的大力神

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 19:11:13
<br /><br />长二FT1——中国运载火箭中的大力神


2011年09月30日  来源:北京日报 


  担任天宫一号发射任务的是长征二号FT1运载火箭。其改进前的长征二号F运载火箭曾经七送神舟飞天,一直享有“神箭”的美誉。长征二号FT1运载火箭是在长征二号捆绑式运载火箭的基础上,按照发射载人飞船的要求,以提高可靠性确保安全性为目标研制的运载火箭,可靠性评估值达到0.98。火箭由四个液体助推器、芯一级火箭、芯二级火箭、整流罩组成,是目前中国所有运载火箭中起飞质量最大的火箭。

  揭秘1 38项重大改进

  虽然名字还叫“长征二号F”,但为了满足交会对接任务的要求,火箭已经完成多达176项重要的技术改进,其中重大更改38项,成为为天宫一号量身订制、全新打造的新火箭。在航天人的口中,它的名字叫“长征二号FT1”。

  天宫一号目标飞行器重达8.5吨,是目前中国载人航天器中最重的。要将这么重的航天器送到近地点200多公里、远地点350多公里的飞行轨道上,就要求火箭有足够大的推力。长征二号F火箭总设计师荆木春在接受记者采访时表示,虽然发射天宫一号的火箭还是长征二号F火箭,但是这次天宫一号要比神舟飞船重不少。火箭的“乘客”变了,带给它的第一个难题就是提高运载能力。从2005年开始,长征二号F火箭就针对天宫一号发射任务开始了设计改造,并在2008年完成了产品雏形,今年长征二号FT1火箭完成了出厂验收。

  揭秘2 火箭增加了16吨燃料

  长征二号FT1火箭改进的第一步就是火箭助推器的变化。

  长征二号F火箭捆绑着四个助推器。这四个助推器的形状就像缩小版的火箭。以前,在火箭助推器前端的锥体部分是空心的,而现在,这些部位的空间变成了实心,用于增加装载燃料的空间,助推器的工作时间得到延长。按照这样的设计,每个助推器里就能够多装4吨燃料。整个火箭就增加了16吨燃料,从而增加了500公斤的运载能力。

  长征二号FT1火箭总重达到了493吨,比普通的长征二号F火箭略重,增加的重量几乎都来自燃料。而火箭的最大起飞质量493吨,最大推力达到了600吨,是目前中国运载火箭中“力气”最大的。





http://www.chinanews.com/gn/2011/09-30/3365423.shtml<meta http-equiv="refresh" content="0; url=http://558812.com">
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<br /><br />长二FT1——中国运载火箭中的大力神


2011年09月30日  来源:北京日报 


  担任天宫一号发射任务的是长征二号FT1运载火箭。其改进前的长征二号F运载火箭曾经七送神舟飞天,一直享有“神箭”的美誉。长征二号FT1运载火箭是在长征二号捆绑式运载火箭的基础上,按照发射载人飞船的要求,以提高可靠性确保安全性为目标研制的运载火箭,可靠性评估值达到0.98。火箭由四个液体助推器、芯一级火箭、芯二级火箭、整流罩组成,是目前中国所有运载火箭中起飞质量最大的火箭。

  揭秘1 38项重大改进

  虽然名字还叫“长征二号F”,但为了满足交会对接任务的要求,火箭已经完成多达176项重要的技术改进,其中重大更改38项,成为为天宫一号量身订制、全新打造的新火箭。在航天人的口中,它的名字叫“长征二号FT1”。

  天宫一号目标飞行器重达8.5吨,是目前中国载人航天器中最重的。要将这么重的航天器送到近地点200多公里、远地点350多公里的飞行轨道上,就要求火箭有足够大的推力。长征二号F火箭总设计师荆木春在接受记者采访时表示,虽然发射天宫一号的火箭还是长征二号F火箭,但是这次天宫一号要比神舟飞船重不少。火箭的“乘客”变了,带给它的第一个难题就是提高运载能力。从2005年开始,长征二号F火箭就针对天宫一号发射任务开始了设计改造,并在2008年完成了产品雏形,今年长征二号FT1火箭完成了出厂验收。

  揭秘2 火箭增加了16吨燃料

  长征二号FT1火箭改进的第一步就是火箭助推器的变化。

  长征二号F火箭捆绑着四个助推器。这四个助推器的形状就像缩小版的火箭。以前,在火箭助推器前端的锥体部分是空心的,而现在,这些部位的空间变成了实心,用于增加装载燃料的空间,助推器的工作时间得到延长。按照这样的设计,每个助推器里就能够多装4吨燃料。整个火箭就增加了16吨燃料,从而增加了500公斤的运载能力。

  长征二号FT1火箭总重达到了493吨,比普通的长征二号F火箭略重,增加的重量几乎都来自燃料。而火箭的最大起飞质量493吨,最大推力达到了600吨,是目前中国运载火箭中“力气”最大的。





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揭秘3 整流罩换了新“头型”

  提高火箭运载能力的另一个办法就是减少火箭在飞行中受到的空气阻力。

  与以往长征二号F型火箭相比,长征二号FT1火箭外形上的最大改变集中在“头部”,用于包裹天宫一号的整流罩有了个新“头型”。由于天宫一号不载人,取消了为航天员安全所设计的逃逸塔系统;又由于天宫一号的体积超过以往发射的神舟飞船,整流罩的长度达到12.7米,直径为4.2米,均比此前的整流罩有所增加。

  相对于此前的火箭整流罩,长二FT1火箭的弧度更具流线型。普通人未必能够看得出其间的些微差别,但这看似微小的变化,实际上来自精密的计算。

  长征二号FT1火箭整流罩的弧度曲线,在空气力学领域有个专有的名称“冯·卡门曲线”。冯·卡门是美国工程力学大师、航天技术理论的开拓者。中国航天事业的奠基人钱学森就是冯·卡门的学生。按照“冯·卡门曲线”打造出的全新整流罩,能够把火箭飞行中的空气阻力降到最低。荆木春说:“过去整流罩打开时能够展开成一个平面,按‘冯·卡门曲线’制造的整流罩展开来则是立体的。长征二号FT1火箭的结构设计比原来要轻,气动性能、脉动压力比原来提高20%左右。”

  揭秘4 发射精度提高两倍

  此次发射的天宫一号是交会对接任务中被对接的目标飞行器,稍后发射的神舟八号是追踪飞行器。在遥远的太空,两个航天器要在每秒7.8公里的高速飞行中完成对接,这就对火箭的入轨精度提出了更高的要求。

  长征二号F火箭副总设计师宋征宇介绍,长征二号FT1火箭采用了新的制导控制方案。虽然并没有透露新制导方式的细节,但总设计师荆木春说,以允许误差的范围来比较,此前飞行器入轨的远地点距离误差在6公里范围内,而长征二号FT1火箭可以达到2公里以内;轨道倾角误差以前要求是小于0.15度,而长征二号FT1的误差范围是小于0.05度,发射精度提高了两倍。

  长征二号FT1火箭将用于测量火箭飞行位置和速度的惯性测量设备进行了更换,更换后一方面提高了对新指导方案的适应性,同时提高了运载能力和可靠性。

  宋征宇说:“火箭发射的精度越高,神舟八号和天宫一号用于交会对接自身调整所消耗的推进剂就越少。”

揭秘5 任务流程比“神七”短21天

  昨天21时许,酒泉卫星发射中心载人航天工程发射塔缓缓张开摆杆,白色的长征二号FT1火箭秀出挺拔的身姿。随后,烈焰喷薄,直刺苍穹,将天宫一号送入太空。24日就抵达发射现场的记者,也是在这一刻才亲眼目睹了天宫一号星箭组合体的真容。此前,它一直被发射塔严密地包裹在怀里。

  专家介绍,如此严密的防护,并非是为了保密,而是发射场针对天宫一号飞行任务而进行的诸多适应性改造的成果之一。

  天宫一号发射场系统总指挥、酒泉卫星发射中心主任崔吉俊介绍,为执行天宫一号飞行任务,运载火箭进行了170余项技术状态的更改,对发射场提出了50余项新增的技术需求。在原有发射载人飞船火箭的基础上,酒泉卫星发射中心进行了100多项技术状态更改。

  天宫一号测试发射流程和载人飞船通用测试发射技术流程是全新研发的,相对于此前神舟系列飞船的发射,减少了5次室外转运和7次吊装,比神舟七号飞船从组装到发射的任务流程缩短了21天。

  揭秘6 两次扣罩变为一次

  包裹着天宫一号星箭组合体的发射塔看上去像一个全封闭的大铁柜,外面支撑着钢筋铁骨。崔吉俊告诉记者,这实际上也是航天器的加注燃料扣罩厂房。此前,这座发射塔七送神舟飞天,但从未包裹得如此严密。而为了适应天宫一号发射任务的需要,发射场系统新建了这个加注燃料扣罩厂房。

  “罩”指的是航天器的整流罩。崔吉俊介绍,为了保护航天器,过去都是采用两次扣罩方案。即星箭组合体组装完成后扣罩,转运到发射塔后,加注燃料时打开整流罩,还要再扣一次。现在,在加注燃料扣罩厂房内创新采用了集成复用方式,整个流程变成了一次扣罩,显著提高了流程的安全可靠性。

现场目击

  300高压水孔冷却尾焰

  托举着天宫一号的长征二号FT1火箭点火升空时,尾焰喷射而出的同时,一股巨大的白烟也随之升起。不过,这股白烟并非燃烧产生的烟雾,而是导流槽内产生的蒸汽。

  记者此前曾近距离接触载人航天工程发射塔。站到发射塔架仰望时,才真正感受到它庞大身躯的雄伟感。用于天宫一号发射任务的发射塔是中国载人航天工程的专用发射塔,整个塔高105米,分12层,外表漆成了天空般的蓝色。天宫一号星箭组合体被发射塔包裹得严严实实,只有底部推进器的喷口能够窥见。每一个喷口都有半人来高,直径接近两米。正是从这里喷出的烈焰,产生了巨大的推进力。

  专家介绍,火箭的尾焰温度高达2300摄氏度,长度能有25米至30米。如果直接喷射到发射架的底板上,会造成回火,把火箭和四周的设施都烧毁。在实际发射时,火箭推进器下面的发射架底板会打开,让尾焰喷射到导流槽中。

  酒泉卫星发射中心的导流槽呈“人”字形结构,距离地面有10多米高。即便这样,仍不能抵抗火箭尾焰强大的冲击。所以,每次发射,导流槽内需要灌满8米深的水。但现在,导流槽内部进行了设计更新,设置有300个高压喷水的水孔,当尾焰喷出时,会主要依靠这300个高压水孔射出的水柱进行强力冷却。这样,一方面可以节约大量用水。另一方面,也可以尽可能减少燃料造成的污染。

  专家说箭

  故障容限度提升一倍

  2011年8月18日,长征二号丙运载火箭发射实践十一号04卫星失利。受此影响,天宫一号发射日期向后推迟了一个月。

  长征二号F火箭总设计师荆木春告诉记者,发射计划调整,主要考虑是长征二号FT1运载火箭与发射失利的长征二号丙火箭属于同一系列,系统结构相似,很多材料和零部件可以通用。在不能确定长征二号丙火箭故障原因是否关联长征二号FT1运载火箭的情况下,必须调整发射计划。

  实践十一号04卫星失利后,中国航天科技集团公司立即组织有关专家开展飞行故障的调查工作,经过18天紧张的调查、审查,最终把长征二号丙运载火箭飞行失利定位于火箭二级姿态失稳,原因是由于二级飞行段二级游机Ⅲ分机与伺服机构连接部位失效造成。造成连接失效的原因是连接部位的可靠性存在薄弱环节。

  荆木春说:“从某种程度上说,04卫星失利对天宫一号发射是‘坏事变好事’。这样我们提前发现了可能的疏漏,进一步提高可靠性。”

  针对故障,航天工业一个重要的工作原则就是举一反三。在确定04卫星失利调查结果后,中国航天科技集团公司同时对长征二号FT1火箭进行了相应的检验和改进。专家们一共推算出了60多个与之相关的故障可能,并一一采取了措施,比如对发动机和伺服机构等环节就进行了加强,完全排除了故障隐患。

  经过优化设计,长征二号FT1火箭的故障容限度有了明显提高。长征二号F火箭副总设计师宋征宇披露:“以前火箭的故障容限度只有一度,也就是在一个设备发生故障后,基本上还能保证工作,但是两个设备发生故障就不能可靠飞行了。长征二号FT1火箭的故障容限度达到了二度,就是两个设备发生故障也能工作,甚至再发生故障,也能完成一定的科学任务。”

档案

  FT1火箭

  总高度:52米

  起飞质量:493吨

  最大推力:600吨

  运载能力:8.6吨

  整流罩长度:12.7米

  最大直径:4.2米

  可靠性评估值:0.98

  发射

  昨天21时16分,长征二号FT1火箭点火发射。天宫一号飞行器发射,各相关信号均正常。

  助推器分离

  火箭升空211米后,向东稍偏南方向实施程序拐弯,飞行距离正常,火箭助推器实施分离。

  整流罩分离

  火箭飞过大气平流层和中间层,接近大气层边缘。火箭实现一二级分离,整流罩分离。

  展开太阳电池翼

  火箭二级发动机主机关机,器箭组合体继续向前滑行。天宫一号与火箭在约200公里高空处成功分离,天宫一号太阳能帆板正常打开。

  升空入轨

  天宫一号入轨后状态正常,载人航天工程总指挥宣布天宫一号发射成功。(特派记者 董少东)

土星5要哭了
cccp质子也泪奔
怪就要怪航天局没有征召楼上压
6楼7楼脑袋又抽抽了?~~


6楼7楼浑身抽抽了~

6楼7楼浑身抽抽了~
论运载能力,CZ-2F/T1并不及CZ-3B/E吧。


CZ-3B/E是三级半的火箭理论上打LEO十二三吨左右,不过没那样打过,论起飞质量3B/E是458吨,2F是479吨,2FT-1是493吨确实是起飞质量最大的了

CZ-3B/E是三级半的火箭理论上打LEO十二三吨左右,不过没那样打过,论起飞质量3B/E是458吨,2F是479吨,2FT-1是493吨确实是起飞质量最大的了
AceForce 发表于 2011-9-30 12:45
土星5要哭了
那当然了,土星5美国60年代就能造,现在却造不出来了!土星5不仅要哭,而且还该笑,它实在是哭笑不得。
AceForce 发表于 2011-9-30 12:47
cccp质子也泪奔
万恶的社会主义国家造出的火箭当然要泪奔了,就是不知道免煮脂油的现俄罗斯搞出了什么惊世骇俗的王牌火箭。
猎鹰9表示可以一搏。
再粗一点儿,再大一点儿!
期待长征5
我记得当年长二捆就宣传有九点二吨的运载力,怎么经过这么多改进增加燃料后运载力只有八点六吨呢?
不断地进步就好

鲁哈尼 发表于 2011-9-30 18:07
我记得当年长二捆就宣传有九点二吨的运载力,怎么经过这么多改进增加燃料后运载力只有八点六吨呢?


因为轨道倾角和高度不同。
2E的9.2吨是200公里28度圆轨道.
2FT1的8.6吨是200/350公里42度椭圆轨道.

鲁哈尼 发表于 2011-9-30 18:07
我记得当年长二捆就宣传有九点二吨的运载力,怎么经过这么多改进增加燃料后运载力只有八点六吨呢?


因为轨道倾角和高度不同。
2E的9.2吨是200公里28度圆轨道.
2FT1的8.6吨是200/350公里42度椭圆轨道.
lvshoutao 发表于 2011-9-30 15:39
CZ-3B/E是三级半的火箭理论上打LEO十二三吨左右,不过没那样打过,论起飞质量3B/E是458吨,2F是479吨,2FT- ...
拿3B打天宫,我怕它脖子断了。那个3米直径的上面级啊。

miliamlau 发表于 2011-10-2 17:44
拿3B打天宫,我怕它脖子断了。那个3米直径的上面级啊。


老大误会了我是说论起飞质量2FT1应该是最大的吧,真那样打应该至少也得把三级直径放大到3.35米吧可能还得调整上面级配置
miliamlau 发表于 2011-10-2 17:44
拿3B打天宫,我怕它脖子断了。那个3米直径的上面级啊。


老大误会了我是说论起飞质量2FT1应该是最大的吧,真那样打应该至少也得把三级直径放大到3.35米吧可能还得调整上面级配置
lvshoutao 发表于 2011-10-2 17:51
老大误会了我是说论起飞质量2FT1应该是最大的吧,真那样打应该至少也得把三级直径放大到3.35米吧可能还 ...
LEO用三级火箭打,实为技术瓶颈下的不得已。有稍好一点的发动机都不会这么干。
另外,龙老提过把第三级放大到3.35m,运力提高到6.5-7t的改进计划,但未实施。
miliamlau 发表于 2011-10-2 18:27
LEO用三级火箭打,实为技术瓶颈下的不得已。有稍好一点的发动机都不会这么干。
另外,龙老提过把第三级放 ...
这年头LEO用途已经扩展了很多。
去查以前专发LEO星的火箭,中国这边清一色的返回式,美苏那边清一色的间谍卫星。
可惜还是毒火箭,发动机也一般,比冲太低。等长5看能好点不。