5月5日，隨著海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)一道烈焰劃過(guò)天際，長(zhǎng)征五號(hào)B遙一運(yùn)載火箭發(fā)射成功，將新一代載人飛船試驗(yàn)船及返回艙試驗(yàn)艙的組合體送入預(yù)定軌道。

長(zhǎng)征五號(hào)B火箭為了當(dāng)好運(yùn)送空間站艙段的“專(zhuān)屬列車(chē)”，其抓總研制單位航天科技集團(tuán)有限公司所屬中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院開(kāi)展了多項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)和創(chuàng)新，掌握了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。

長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭總指揮王玨表示，作為專(zhuān)門(mén)為載人航天工程空間站建設(shè)而研制的一型新型運(yùn)載火箭，長(zhǎng)征五號(hào)B火箭的首飛成功，標(biāo)志著空間站工程建設(shè)進(jìn)入了實(shí)質(zhì)階段。

“黑科技”一：超大整流罩研制

整流罩是運(yùn)載火箭的重要組成部分，用于保護(hù)衛(wèi)星或其他有效載荷免受氣動(dòng)力、氣動(dòng)加熱及聲振等有害環(huán)境的影響。長(zhǎng)征五號(hào)B火箭擁有目前我國(guó)最長(zhǎng)最大的整流罩，整流罩長(zhǎng)度達(dá)到20.5米、直徑5.2米，相當(dāng)于六層樓的高度，如此寬敞的空間，也是為了發(fā)射空間站核心艙和實(shí)驗(yàn)艙而量身打造的。

據(jù)了解，為了改善氣動(dòng)特性，長(zhǎng)征五號(hào)B火箭整流罩采用流線(xiàn)型的馮·卡門(mén)曲線(xiàn)外形，可以更好的減小空氣阻力，減輕載荷影響。馮·卡門(mén)曲線(xiàn)曲線(xiàn)是一種非線(xiàn)性曲線(xiàn)，按照馮·卡門(mén)曲線(xiàn)制造的整流罩展開(kāi)之后并不是一個(gè)平面，而是立體的，制造難度高于錐形整流罩。

作為我國(guó)長(zhǎng)度最長(zhǎng)、重量最重的整流罩，另一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)在于如何做到安全可靠的分離。經(jīng)過(guò)多方案比較，最終確定了采用旋轉(zhuǎn)式分離方案，通過(guò)大量的仿真分析、預(yù)示，對(duì)整流罩分離方案進(jìn)行評(píng)估，并多次開(kāi)展了整流罩分離試驗(yàn)，有效驗(yàn)證了設(shè)計(jì)正確性和各系統(tǒng)接口協(xié)調(diào)性。

“黑科技”二：驗(yàn)證“零窗口”發(fā)射技術(shù)

火箭發(fā)射窗口是指允許火箭發(fā)射的時(shí)間范圍，一般是根據(jù)衛(wèi)星或飛船入軌要求以及多種限制條件綜合權(quán)衡后確定的，比如，衛(wèi)星的軌道精度要求、地球與行星的相對(duì)位置要求等等。“零窗口”是指發(fā)射時(shí)間范圍為零的發(fā)射窗口，也就是要求火箭必須分秒不差的點(diǎn)火升空，在發(fā)射天宮一號(hào)及北斗導(dǎo)航衛(wèi)星時(shí)都曾經(jīng)實(shí)施過(guò)“零窗口”發(fā)射。

作為未來(lái)發(fā)射空間站核心艙和實(shí)驗(yàn)艙的火箭，空間站交會(huì)對(duì)接任務(wù)對(duì)長(zhǎng)征五號(hào)B火箭提出了“零窗口”發(fā)射的需求，發(fā)射時(shí)間精度誤差要控制在1秒以?xún)?nèi)。雖然不是第一型實(shí)施“零窗口”發(fā)射的火箭，但作為采用液氫、液氧等低溫推進(jìn)劑的“冰箭”，長(zhǎng)征五號(hào)B火箭的“零窗口”發(fā)射有著更高的技術(shù)含量和更大的技術(shù)難度，也開(kāi)創(chuàng)了新一代運(yùn)載火箭“零窗口”發(fā)射的先河。

為了做到“零窗口”發(fā)射，火箭各系統(tǒng)要確保在點(diǎn)火前一段時(shí)間就完成各項(xiàng)準(zhǔn)備，以準(zhǔn)備好的狀態(tài)等待點(diǎn)火。由于低溫推進(jìn)劑加注后會(huì)不停的“蒸發(fā)”消耗，因此，發(fā)射準(zhǔn)備好的狀態(tài)并不是越早越好，而是要嚴(yán)格按照時(shí)間要求精準(zhǔn)的完成，并且充分做好應(yīng)對(duì)各種可能情況的工作預(yù)案。作為我國(guó)最復(fù)雜的運(yùn)載火箭，長(zhǎng)征五號(hào)火箭發(fā)射前非常“繁忙”，任何一處細(xì)微的差錯(cuò)都可能造成發(fā)射流程的拖延，進(jìn)而影響“零窗口”的實(shí)現(xiàn)。

長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師李東介紹，研制團(tuán)隊(duì)從系統(tǒng)發(fā)射可靠性提升和發(fā)射流程優(yōu)化兩個(gè)方面開(kāi)展了工作。通過(guò)開(kāi)展可靠性試驗(yàn)和分析工作，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵系統(tǒng)可靠性提升；通過(guò)射前流程優(yōu)化，進(jìn)一步提高了各系統(tǒng)對(duì)于“零窗口”發(fā)射的適應(yīng)性。

“黑科技”三：大直徑艙箭分離

空間站艙段和長(zhǎng)征五號(hào)B火箭的連接接口直徑超過(guò)4米，“乘客”和火箭的分離不是“下車(chē)”那么簡(jiǎn)單，需要考慮可靠性、沖擊環(huán)境等多個(gè)方面的因素，既要確保安全分離，又要盡量將分離過(guò)程中出現(xiàn)的沖擊環(huán)境等不利影響降到最低，形象一點(diǎn)說(shuō)，要像把嬰兒抱出嬰兒車(chē)那般輕柔、謹(jǐn)慎的完成空間站艙段與火箭的分離。

長(zhǎng)征五號(hào)B火箭研制團(tuán)隊(duì)圍繞降低和改善沖擊環(huán)境開(kāi)展了專(zhuān)題攻關(guān)，對(duì)多種降沖擊方案進(jìn)行比較和試驗(yàn)后，采用了“隔沖框＋阻尼盒”的降沖擊方案，并應(yīng)用了“顆粒阻尼技術(shù)”。

“顆粒阻尼技術(shù)”是一種新型振動(dòng)被動(dòng)控制技術(shù)，通過(guò)顆粒體和阻尼器構(gòu)成一個(gè)耦合、封閉的非線(xiàn)性系統(tǒng)，依靠摩擦和非彈性碰撞，迅速地耗散動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)減振降噪的效果。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，艙箭分離界面的分離得到有效改善，空間站艙段可以在“下車(chē)”過(guò)程中感受到火箭的“溫柔”。

“黑科技”四：大推力直接入軌

作為一級(jí)半構(gòu)型的火箭，長(zhǎng)征五號(hào)B火箭沒(méi)有單獨(dú)的調(diào)姿和末速修正系統(tǒng)，而是利用一級(jí)火箭直接將有效載荷送入預(yù)定軌道。在一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)，約140噸的推力在幾秒鐘之內(nèi)消失，相當(dāng)于一輛高速行駛的火車(chē)突然“剎車(chē)”，還要穩(wěn)穩(wěn)?？吭谥付ㄎ恢?。

為了滿(mǎn)足入軌精度、分離安全等方面的更高要求，研制團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了入軌姿態(tài)控制、入軌精度控制、分離安全控制等方面的技術(shù)攻關(guān)。

李東介紹，通過(guò)采用姿態(tài)控制增益優(yōu)化和復(fù)合制導(dǎo)方法，提高了火箭姿態(tài)控制精度，降低了制導(dǎo)誤差對(duì)精度的影響，使火箭在分離時(shí)處于最佳“姿態(tài)”和最準(zhǔn)位置。同時(shí)，設(shè)置了2枚離軌火箭，使火箭一級(jí)箭體可以及時(shí)避開(kāi)空間站艙段的軌道面，提高了艙箭分離的安全裕度。

由此，長(zhǎng)征五號(hào)B火箭成為第一型只靠助推及一級(jí)飛行就能實(shí)現(xiàn)有效載荷精確入軌的火箭。