長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭計(jì)劃６月２５日在海南文昌發(fā)射場(chǎng)發(fā)射成功。作為新一代中型運(yùn)載火箭，長(zhǎng)七將大幅提升我國(guó)進(jìn)入空間的能力。本次發(fā)射是載人航天工程空間實(shí)驗(yàn)室階段4次飛行任務(wù)的“開(kāi)局之戰(zhàn)”，也是我國(guó)新建成的海南發(fā)射場(chǎng)首次執(zhí)行發(fā)射任務(wù)。

低緯度地區(qū)發(fā)射，能提高地球同步軌道衛(wèi)星運(yùn)載能力、延長(zhǎng)衛(wèi)星使用壽命，但也面臨“高溫、高濕、高鹽霧”和“強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)降雨、強(qiáng)雷暴”的特殊氣候環(huán)境。面對(duì)挑戰(zhàn)，長(zhǎng)征七號(hào)進(jìn)行了一系列新的設(shè)計(jì)。

1防水設(shè)計(jì)滲透到每個(gè)細(xì)節(jié)

　　現(xiàn)役火箭發(fā)射選擇窗口時(shí)都會(huì)避開(kāi)雷雨天，而新一代運(yùn)載火箭則能實(shí)現(xiàn)中雨發(fā)射，這是因?yàn)樾乱淮\(yùn)載火箭是做了“防水”設(shè)計(jì)的。

　　新一代運(yùn)載火箭發(fā)射場(chǎng)氣候潮濕，降水量大，全年12 小時(shí)內(nèi)降水5至15毫米的中雨較多。為此，在火箭研制之初，“防水”設(shè)計(jì)成重中之重。

　　火箭防水都要防哪些水？要具備中雨發(fā)射能力的新一代運(yùn)載火箭其實(shí)不僅僅要防雨水。很多看過(guò)火箭發(fā)射的人都見(jiàn)過(guò)加注后的火箭，受低溫推進(jìn)劑的影響，箭體表面的溫度低，冷凝水像下雨一樣順著箭體流下來(lái)，這也是火箭要防的水。除此之外，箭壁、管路上的冷凝水還可能結(jié)冰，冰融化又會(huì)形成冰霜融化水等。

　　“火箭內(nèi)部有很多儀器電纜，這些儀器電纜通電后被水打濕會(huì)影響信號(hào)傳輸，甚至關(guān)系火箭飛行成敗。”航天科技集團(tuán)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院長(zhǎng)征七號(hào)火箭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師盧松濤說(shuō)，防水功能盡量通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。可以說(shuō)，長(zhǎng)征七號(hào)火箭對(duì)防水的設(shè)計(jì)滲透到了每一個(gè)細(xì)節(jié)。

　　例如，在部段對(duì)接處、細(xì)小的孔徑和縫隙處都要加密封條、涂硅橡膠；在排氣孔處，實(shí)現(xiàn)排氣防水雙功能并舉；針對(duì)低溫液體貯箱加注后無(wú)法避免的冷凝水聚集問(wèn)題，采用開(kāi)設(shè)排水孔等方法。

2火箭燃料加注可停放24小時(shí)

　　長(zhǎng)七火箭在海南發(fā)射場(chǎng)合練，低溫燃料加注后成功停放24小時(shí)，創(chuàng)下了低溫燃料停放時(shí)間最長(zhǎng)紀(jì)錄。新一代運(yùn)載火箭，有多種發(fā)射任務(wù)需求，且發(fā)射前程序復(fù)雜，停放24小時(shí)，可為成功發(fā)射爭(zhēng)取更多有利時(shí)間，提高火箭發(fā)射的可靠性。

　　為何低溫燃料加注后僅能停放24小時(shí)呢？原來(lái)，低溫燃料不僅溫度極低，且易燃易爆易蒸發(fā)，停放中的火箭就像“炸彈”。不僅工作人員要在低溫環(huán)境中作業(yè)，箭體上的部分儀器設(shè)備也要面臨低溫環(huán)境的考驗(yàn)。而且，在加注后停放的24小時(shí)內(nèi)，需補(bǔ)加3至5次。

3火箭起飛20秒噴400噸水

　　新一代運(yùn)載火箭發(fā)射時(shí)與其他火箭不同的是：發(fā)射平臺(tái)旁的“大流量噴水降溫降噪系統(tǒng)”要給發(fā)射平臺(tái)噴水降溫，否則火箭發(fā)射臺(tái)內(nèi)部的儀器設(shè)備很可能因高溫受影響。

　　火箭點(diǎn)火起飛時(shí)，箭體尾部噴出的火焰幾乎“直擊”發(fā)射平臺(tái)，使得發(fā)射平臺(tái)瞬間接近3000 ℃，足以溶化絕大多數(shù)金屬和非金屬材料，即便火箭發(fā)射平臺(tái)由特殊材料制成，表面有防熱涂層，也很難承受如此高的溫度。

　　國(guó)際上先進(jìn)的降溫方法是噴水降溫，這一方法也將出現(xiàn)在新一代運(yùn)載火箭發(fā)射中。因此，研制人員設(shè)計(jì)了一個(gè)大流量噴水降溫降噪系統(tǒng)，系統(tǒng)分兩級(jí)，一級(jí)位于發(fā)射平臺(tái)上，在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火前給發(fā)射平臺(tái)噴一層5厘米厚的水膜，二級(jí)位于發(fā)射平臺(tái)兩旁5米高空，在火箭飛達(dá)5米高以后向箭體尾部火焰中心噴水，兩級(jí)噴水設(shè)施各噴20余秒，完成400噸的噴水量，使發(fā)射平臺(tái)核心區(qū)降溫幅度在1000 度左右。

4火箭發(fā)射平臺(tái)也要涂“防曬霜”

　　火箭發(fā)射點(diǎn)火的剎那，溫度高達(dá)2800℃，發(fā)射平臺(tái)既要能承受強(qiáng)熱流的沖刷，又要耐得住強(qiáng)高溫。為延長(zhǎng)發(fā)射平臺(tái)的使用壽命，在每次火箭發(fā)射前，中國(guó)航天科技集團(tuán)公司一院703所的技術(shù)人員就要奔赴發(fā)射基地，為即將執(zhí)行發(fā)射任務(wù)的平臺(tái)表面涂覆大面積“防曬霜”——特種防護(hù)涂層。

　　火箭發(fā)射平臺(tái)要涂覆的面積可不是“一張臉”大小，而是多達(dá)兩千平方米，光噴涂用料就要用上將近4噸。在發(fā)射平臺(tái)噴涂前，要先將料配備好，用七八臺(tái)打磨機(jī)同時(shí)開(kāi)工，將因?yàn)樯洗伟l(fā)射燒蝕的平臺(tái)表面打磨好，再用幾百公斤的溶劑清洗后，才能給發(fā)射平臺(tái)涂覆新的防護(hù)涂層。

5坐“ 沙發(fā)”去發(fā)射場(chǎng)

　　火箭從研制地到發(fā)射場(chǎng)通常有3 種運(yùn)輸方式—— 公路、鐵路、海運(yùn)，哪種方式更“舒適”呢？設(shè)計(jì)人員形象地說(shuō)：“火箭走公路、鐵路，就像坐‘硬板床’；乘船走海運(yùn)，就好似坐‘沙發(fā)’。”

　　長(zhǎng)七火箭合練箭是海運(yùn)中“第一個(gè)吃螃蟹”的火箭，型號(hào)隊(duì)伍在它的芯一級(jí)、芯二級(jí)、助推器、整流罩，及它乘坐的船上、裝載的集裝箱上，布了30個(gè)測(cè)點(diǎn)，詳細(xì)記錄了起航、拋錨、起錨、靠港，以及多種海況下的過(guò)載環(huán)境數(shù)據(jù)和振動(dòng)環(huán)境數(shù)據(jù)。

　　事實(shí)表明，海運(yùn)的振動(dòng)環(huán)境優(yōu)于其他運(yùn)輸方式，可以很好地保證火箭內(nèi)部設(shè)備的安全。

6火箭轉(zhuǎn)場(chǎng)能轉(zhuǎn)彎

　　長(zhǎng)征七號(hào)火箭在轉(zhuǎn)場(chǎng)過(guò)程中要拐4個(gè)60度的彎。為何要拐彎？是因?yàn)橐烷L(zhǎng)征五號(hào)火箭共用一個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)軌道，節(jié)省占地面積。

　　在海南文昌發(fā)射場(chǎng)，“長(zhǎng)七”火箭從技術(shù)陣地轉(zhuǎn)到發(fā)射陣地，必須拐彎。而怎么拐、拐幾個(gè)彎才能使火箭行走省勁兒又安全呢？

　　設(shè)計(jì)人員通過(guò)大量的計(jì)算，得出要轉(zhuǎn)4個(gè)彎，轉(zhuǎn)彎半徑為20米，最大轉(zhuǎn)彎角度在60度左右，這樣火箭轉(zhuǎn)彎最省勁兒。

7火箭也有“ 臍帶”

　　胎兒在母體里的10 個(gè)月，臍帶起到了至關(guān)重要的作用，它為胎兒吸取養(yǎng)料、排除廢料。火箭在到達(dá)發(fā)射場(chǎng)之后，也有著這樣重要的“臍帶”，與母體內(nèi)的臍帶有著異曲同工之妙，它就是火箭的加注管道、供氣管道、空調(diào)管道以及電纜等等，它們向火箭源源不斷地輸送燃料、供氣以及調(diào)節(jié)體溫。

　　現(xiàn)役火箭的管道、電纜都在發(fā)射塔架上，這些“臍帶”要一直工作到火箭起飛前。而長(zhǎng)七火箭有了專門的承載火箭加注管道、供氣管道的裝置——臍帶塔。

　　長(zhǎng)七火箭的臍帶塔很特別，它的兩側(cè)裝有6根擺桿，內(nèi)部鋪設(shè)有加注、供氣、空調(diào)管路和箭上眾多控制電纜，以及配氣臺(tái)和中頻電源房間，因此它的結(jié)構(gòu)及組成是最復(fù)雜的，這也意味著我國(guó)運(yùn)載火箭的研制技術(shù)又邁出了一大步。

8火箭體重90%是燃料

　　火箭是個(gè)“鋼筋鐵骨”的大個(gè)子，體重幾百噸，這個(gè)大家伙體重的90%甚至更多都是燃料。

　　以長(zhǎng)征七號(hào)火箭為例，火箭的總體重為500余噸，箭體外殼、電纜、儀器等重量加在一起只有50余噸，其余都是液氧煤油推進(jìn)劑的重量?；鸺切l(wèi)星等載荷通往太空的“專車”，對(duì)于這輛“專車”來(lái)說(shuō)，車本身的自重越小越好，能提供動(dòng)力的燃料越多越好。因?yàn)檫@樣，就可以把盡可能多的“運(yùn)量”留給“乘客”。

9火箭可抵八級(jí)風(fēng)

　　在國(guó)內(nèi)主要的4個(gè)發(fā)射場(chǎng)中，除海南文昌發(fā)射場(chǎng)外，其他的發(fā)射場(chǎng)都在內(nèi)陸，風(fēng)速隨距地面高度的變化不大。但文昌發(fā)射場(chǎng)不同，距地面五六十米高的地方的風(fēng)速要遠(yuǎn)高于地面風(fēng)速。“地面感受到的是微風(fēng)，火箭一級(jí)的地方可能就是‘大風(fēng)’了。我們將這種隨距地面高度而變化的風(fēng)稱為‘淺層風(fēng)’。”研制人員說(shuō)，這給“長(zhǎng)七”垂直轉(zhuǎn)場(chǎng)增加了難度。

　　為了提升抗風(fēng)能力，他們給火箭裝上了“防風(fēng)減載裝置”，這樣一來(lái)，即使遇到8 級(jí)大風(fēng)的天氣，長(zhǎng)七火箭依舊可以轉(zhuǎn)場(chǎng)，它的抗風(fēng)能力超過(guò)現(xiàn)役火箭。