10月31日，由中國航天科技集團(tuán)有限公司所屬中國運載火箭技術(shù)研究院（以下簡稱“火箭院”）抓總研制的長征五號B遙四運載火箭已經(jīng)在塔架整裝完畢，不久后它就要將夢天實驗艙送入太空，完成我國空間站在軌建造的一項重任。

在它就要秀出身姿、秀出肌肉的重要時刻，可別忘了作為我國現(xiàn)役火箭中最強(qiáng)壯的系列火箭，它還是一位“瘦身達(dá)人”，讓我們來回顧下它身材管理的一些“小秘訣”。

為什么火箭要做身材管理

在我國航天領(lǐng)域有這樣一句話：“運載火箭的能力有多大，中國航天發(fā)展的舞臺就有多大”，作為進(jìn)入太空的運載工具，運載火箭是一切太空活動的前提和基礎(chǔ)。這也就是說，火箭自重越輕，能夠“舉”起的東西就越大，運載能力和價值也就越大。

長五系列火箭代表了我國運載火箭科技創(chuàng)新的最高水平，為了成為更完美的“大力士”，火箭不斷從自身下功夫，減輕自重。

參數(shù)優(yōu)化和仿真分析性減出最優(yōu)“體脂率”

想減重，體脂率是一個重要指標(biāo)?；鸺捏w脂率計算包含了火箭結(jié)構(gòu)的海量數(shù)據(jù)。

火箭院總體設(shè)計部三室強(qiáng)度組副組長吳浩介紹，長五系列火箭結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，每一個部段都由眾多零部件組成，每個零部件又包含多個參數(shù)，這些參數(shù)既要考慮重量，又要考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，為“減重”設(shè)計帶來很大的困難。研制團(tuán)隊通過海量的參數(shù)優(yōu)化和仿真分析，為各個部段關(guān)鍵零部件算出了最優(yōu)“體脂”參數(shù)。

因此，長五系列火箭起飛重量800多噸，其自身的重量卻只占約10%，有的部位如雞蛋殼一樣薄，也能結(jié)實堅固。

“精準(zhǔn)”塑形減掉局部“贅肉”

根據(jù)體脂參數(shù)，火箭整體結(jié)構(gòu)減無可減后，長五系列火箭開始局部塑形。

航天材料及工藝研究所型號專項副主任工程師李桂洋說，“復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)就像箭體局部塑形的手術(shù)刀，我們用這把手術(shù)刀不但要給“胖五”瘦身，還要給“胖五”健體。

以長五系列火箭中的長五B火箭為例，長五B火箭的芯一級尾段底板位于箭體最后，不僅是發(fā)動機(jī)艙，當(dāng)火箭豎立在發(fā)射臺上時還能起到支撐作用。這塊底板原重有700公斤以上?！拔覀円浴笾睆酱蠛穸忍祭w維復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)整體成型’瘦身方案，利用壁厚毫米級的鋁蜂窩結(jié)合輕質(zhì)高強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料使得底板在滿足結(jié)構(gòu)剛度和承載能力的情況下，實現(xiàn)一級尾段減重約400公斤，材料上薄如蟬翼，結(jié)構(gòu)上堅如磐石。”

火箭的每一個局部，研制人員都沒放過，就連“乘客”的“座椅”也經(jīng)過了反復(fù)精減。

長五B火箭托舉的“乘客”都超過22噸，相較傳統(tǒng)的“座椅”，必須同時兼顧承載力的提升和結(jié)構(gòu)重量降低的目標(biāo)。李桂洋介紹，僅僅在結(jié)構(gòu)材料的選取上就有數(shù)百種組合方式需要驗證，我們在經(jīng)過一輪輪方案論證、一次次的工藝驗證、一級級的考核試驗后，最終突破了瘦身減重的關(guān)鍵技術(shù)，確?！白巍钡母哔|(zhì)量和輕盈性。值得一提的是團(tuán)隊針對大型“座椅”結(jié)構(gòu)實施“精準(zhǔn)”塑形手術(shù)，“座椅對接面”實現(xiàn)近凈尺寸成型，也解決了大型“座椅”的塑形成本問題。

現(xiàn)在，呈現(xiàn)在大家面前的長五系列火箭，沒有任何的肥肉、贅肉。

“一兩撥千斤”減脂不減肌

有人擔(dān)心，瘦了會不會弱不禁風(fēng)。咱們火箭可是科學(xué)減肥，不僅如此，火箭上還有很多巧妙結(jié)構(gòu)，設(shè)計簡潔、用料精巧，卻能讓火箭擁有發(fā)達(dá)的肌肉。

在長五系列火箭每個助推器與芯級之間的主捆綁接頭就具備這樣的能力。吳浩說，我們?yōu)橹骼壗宇^創(chuàng)新設(shè)計了一個鏤空三角形結(jié)構(gòu)，用料少，傳力優(yōu)，還能夠讓每個瘦身約50公斤的“捆綁接頭”受力達(dá)幾百噸。

對于一個胖子來說，減肥是件極其困難的事兒，而火箭的瘦身減肥還要擁有“一兩撥千斤”效果。盡管難度很大，但火箭研制人員還是通過種種減肥方法，讓長五系列火箭擁有完美身形，在一次次托舉“乘客”前往太空時，發(fā)揮更大的力量。

你以為火箭減肥的方法，只能用在火箭上嗎？

我國的高鐵、新能源汽車、冬奧頭盔等產(chǎn)品也有應(yīng)用這些“火箭瘦身”方法，讓它們獲得精干體型，纖瘦而結(jié)實。當(dāng)航天技術(shù)開始與生活中的科技深度碰撞，會為我們帶來更多的便利與驚喜，也帶動生活邁向共同的星漢燦爛。

作者：沈竹士 王海露 圖/宿東

編輯：趙征南

責(zé)任編輯：范兵

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