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“胖五”火箭如何成功减重?

发布时间 : 2016-11-03     来源 : 威尼斯城娱乐官方平台资讯中心

  长征五号火箭(以下简称“长五”火箭)因为“腰身”粗、“个儿头”大,很多人称其为“胖五”。其实,也许叫它“壮五”更合适。因为,研制人员通过减重,让“胖五”火箭变成了一枚名副其实的“肌肉男”。

“算”出最佳体重,减掉“废重”


  很多人减肥,首先想到的就是节食,而长五火箭却是为了让自己变成“大胃王”,能够“吃”进更多的燃料,“举”起更重的重物。因此,长五火箭起飞重量约870吨,其自身的重量却只占约10%,火箭箱体最薄的地方还不到3毫米。
  长五火箭结构强度分析设计师王立朋先容,长五火箭结构设计时开展了全面的减重优化,火箭芯级的重量、箱体薄厚都是通过优化计算和试验验证得出的。
  王立朋说,由于长五火箭结构受力复杂,计算时既要考虑重量,又要考虑结构强度,也就是说火箭外壳既要轻、又要坚。计算必须精准,才能确保减掉的都是“废重”,而不影响火箭正常飞行。
  看来,就像一个人的重量并不完全代表一个人的力气,长五火箭通过“燃脂”,让自身重量更轻,然而力气更大。


刚柔并济,快速“瘦”身


  据了解,长五火箭捆绑了4个助推器。“飞行过程中,每个助推器与芯级之间的‘捆绑接头’受力达几百吨,其自重就达数百公斤。”王立朋说,这个地方最有力,也最关键,但重量占比也很大。
  减重时,研制人员让4个前“捆绑接头”一下子“瘦身”100公斤,还提升了承载能力,确保了强度可靠性,他们是怎么做到的呢?
  “在原材料上,既要保强度、又要减重量,组合选材、刚柔并济;反复优化传力路径,大大提升了结构效率;在接头形状上,创新设计为倒八字形,省材料、传力优。” 王立朋说。

好钢用在刀刃上,巧妙减重

  长五火箭减重中,细到了每一级箱体甚至每一个螺栓。就像研制人员说的一样,把减重做到“山穷水尽”。
  例如,在长五火箭箱体级间段上,圆形的“中间框”上有数十个小孔,然而这些孔别无它用,就是为了减轻重量。这些“减重孔”,既不影响火箭箱体的刚度和强度,却省去了10多公斤。
  在火箭箱底上,环形焊缝的周围受力较低,在设计时将焊缝下移几十毫米,从应力高的区域移到应力相对低的区域,这样就减薄了焊接区厚度,巧妙减重。
  俗话说,好钢用在刀刃上。经过精确优化、数字试验、工艺优化……3轮减重后,长五火箭芯级共减重700多公斤,提升运载能力约300公斤。呈现在大家面前的长五火箭,没有任何的肥肉、赘肉,是一个无比健壮的“大力士”。

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