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2022年04年24日
东方空间 2023-11-22
东方空间“引力一号”运载火箭整流罩分离试验圆满完成。
试验对分离过程的协调性、整流罩和仪器舱的环境适应性、整流罩分离火工品系统设计的准确性、力学环境条件的准确性进行了充分考核,验证了整流罩对卫星最大包络的适应性和分离方案设计的可靠性。
整流罩位于火箭的顶部,是火箭的“货舱”、卫星等航天器——有效载荷的装载区及“保护罩”。
火箭发射前,有效载荷被装入整流罩内,越大的整流罩能容纳越多的有效载荷;当火箭穿过大气层时,整流罩可以防止有效载荷受气动力、热及声振等有害环境的影响;当火箭飞出大气层后,整流罩须与箭体分离,便于后续的星箭分离及卫星入轨。
“引力一号”整流罩的直径达4.2米、高9.345米,相当于三层楼的高度,是目前国内商业航天最大的一款整流罩,与我国用于空间站运输的长征七号载货方案整流罩直径相当,可以容纳更多、更大体积的卫星,使“引力一号”具备“一箭半轨”、“一箭一轨”的发射服务能力,还可以满足货运飞船的发射需求。
大型整流罩的设计、制造和总装难度大幅增加,对“引力一号”的设计、总装和制造团队提出了更高要求。
整流罩设计需满足轻质化要求,以尽量避免火箭的运载能力损失,然而飞行过程中,整流罩会受到气动、气热影响,载荷复杂,还要隔噪降噪,因此需要整流罩“又轻、又刚、又强”,设计难度大。
其次,整流罩分离时会激起整流罩的低频振动———呼吸运动,这会减小整流罩与卫星之间的分离间隙,增加碰撞的风险。因此,需要合理确定间隙,使有效容积尽可能大,还要避免整流罩与有效载荷发生碰撞。而大型整流罩的呼吸运动幅值也更大,所以有必要通过分离试验来验证整流罩的呼吸运动幅值,为更精细化设计罩内的可利用空间提供依据。
此外,大型整流罩半罩更易变形。在组装、合罩时需要同时精细调整两个半罩纵向对接面的形状,以使两半罩合罩严丝合缝,对总装也提出了巨大挑战。
经过前期的研制工作,东方空间完成了大型整流罩设计、制造和分离关键技术攻关,开展了大量仿真预示工作,策划了系列验证试验,整流罩分离试验是对各系统协调性验证的系统性总体大型地面试验。
据整流罩分离试验负责人侯世远介绍,“引力一号”整流罩由两个蚌式半壳组成,采用旋抛的方式抛去两个整流罩半罩,分离解锁通过膨胀管及爆炸螺栓实现分离。在设计上也充分考虑了罩内卫星的保障,在成功完成分离时不会对卫星和其他有效载荷产生影响。
通过此次整流罩分离试验,团队获取了整流罩呼吸运动频率和幅值,以此确定了罩内最大可用包络;验证了星罩组合体的总装工艺性和操作可达性;验证了星罩组合体与仪器舱对接的总装工艺性和操作可达性。
作为首飞前最后的试验之一,整流罩分离试验的成功为“引力一号”年底首次飞行试验奠定了坚实基础。
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