楊利偉“難以承受的”26秒,中國火箭研制團隊攻克了

馬帥莎、郭超凱、王瑩/中國新聞網

2021-10-16 07:18

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10月16日,長征二號F遙十三運載火箭成功發射神舟十三號飛船,中國空間站迎來新“出差”三人組。電視直播畫面顯示,三名航天員在升空時神態比較放松。
這樣輕松的畫面,不禁讓人想起中國首位進入太空的航天員楊利偉曾經歷的“難以承受的”26秒。在《太空一日》一文中,楊利偉回憶稱,“痛苦的感覺越來越強烈,五臟六腑似乎都要碎了。我幾乎難以承受,覺得自己快不行了?!?br />
讓楊利偉“難以承受”的源頭是共振,這曾是一個世界級的航天發射難題,不僅中國研制的火箭有這個問題,國外的火箭也有。早在20世紀60年代,美國大力神火箭在發射過程中,就曾經出現過持續30秒的振動。法國的火箭也曾經出現過類似問題,衛星壽命因此受到影響。
如何讓中國航天員不再承受這樣的痛苦,消除火箭飛行失敗的隱患?要解決問題,就要先知道問題根源是什么。中國航天科技集團一院所屬北京強度環境研究所試驗人員經過測算、分析后認為,“病根”可能出在氧化劑上,當氧化劑中燃料的振動頻率和火箭結構的振動頻率接近的時候,很可能會發生結構與液體耦合的發散振動。
在理論分析后,該所試驗人員隨之進行全箭模態試驗和氧化劑管路液體特性試驗。試驗時,試驗人員先向一個燃料管里注入燃料,然后給燃料管加載不同頻率的振動,觀察燃料的振動頻率。如果試驗室數據與全箭模態試驗數據相吻合,就能證明試驗人員的推斷是正確的。
經過半年多的調查、分析、計算等,試驗人員最終得出結論,問題就出在火箭產生了POGO振動。這一結論印證了他們之前的推測。
在找到問題根源之后,一院研制團隊進行改進,原本長征二號F遙五運載火箭的助推器蓄壓器上裝有兩個膜盒,到了長征二號F遙六運載火箭時,膜盒減少至一個。這種改進成效明顯,長征二號F遙六運載火箭發射“神舟六號”飛船時,振動量級和振動時間都減小了,航天員反映振動輕多了。
“輕多了”意味著研究方向是對的,可問題并未完全解決。為此,研制團隊繼續優化設計,將助推器蓄壓器改成了“變能量蓄壓器”,在不同飛行時段采用不同PV值的蓄壓器,該裝置能夠吸收燃料振動時產生的能量,改變燃料的振動頻率,火箭就不再產生POGO振動。
長征二號F遙七運載火箭發射 “神舟七號”后,航天員聶海勝反饋稱,“我們乘坐的火箭非常舒適,幾乎感覺不到振動?!?短短的一句話意味著一院已經攻克了共振的難題。
航天員在飛向太空時的生命安全與火箭密切相關,從“難以承受的”26秒到“幾乎感覺不到振動”,這背后是火箭研制團隊的嚴謹分析、長期努力和不斷突破。
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責任編輯:蘇晨
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關鍵詞 >> 神舟十三號

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