长征七号火箭的“冰火两重天”
2016-06-25 22:33:00 来源：新华网
视频：长征七号运载火箭点火发射 群众鼓掌欢呼 来源：中国新闻网
新华社海南文昌6月25日电(记者曾涛、陈曦、王玉山)新一代中型运载火箭长征七号在燃料使用上以液氧和煤油为主，这就对火箭的燃料加注贮存以及点火后的高温处理提出了更高要求。航天科技集团运载火箭技术研究院的技术人员称，处理好燃料贮箱的极低温度与火箭火焰的超高温度这个“冰火两重天”，是火箭发射的重要工艺之一。
长征七号之“冰”：燃料温度极低，加注贮存有讲究
在发射之前，长征七号要完成170立方米的煤油和340吨液氧的加注。其中，液氧的温度达到了零下183摄氏度。存储液氧的贮箱，采用机械铣工艺，较以往化学铣工艺的贮箱更加轻质化、环保无污染。同时，贮箱的制造采用绝热工艺，在各层之间抽真空，保证了贮箱的保“冷”效果。
液氮虽然不是燃料之一，但是它在火箭发射中也起到了重要作用。在燃料加注前，发射场的工作人员要用液氮对燃料管道进行吹除。因为液氮的温度比液氧还低，用液氮吹除管道不仅降低了成本，还能更加高效快速地为管道降温。
据海南文昌卫星发射场加注团队负责人张继介绍，他们在加注时需穿防护服、戴手套。液氧液氮输送时会产生大量噪音，他们还要戴上高噪音耳塞。连接长征七号与加注站的管道达到5000多米，阀门有214个，加注人员工作量很大。
火箭发射前12个小时，要开始加注煤油，这个过程大约要持续4个小时。随后，3个液氧储罐各分两路，对6个模块进行加注。记者注意到，在液氧加注站，有4个液氧储罐。张继解释，有1个不直接进行加注，而是对另外3个氧灌进行增压。
在液氧加注初期，要对贮箱进行预冷。在贮箱的温度未低于零下183摄氏度前，所有的液氧都将排放出去，不被贮存。燃料贮箱的温度和压力值，都实时被监测并显示在加注控制系统上。
液氧的加注要持续将近8个小时，整个加注程序一直到点火前2分钟才会结束。
长征七号之“火”：火焰温度极高，隔热降温多手段
之所以说长征七号要经历“冰火两重天”，是因为在点火一瞬间之后，零下100多摄氏度的燃料就将变成3000多摄氏度的热焰，瞬间完成冰到火的转化。
在指挥员下达点火的指令7.4秒之后，火箭的尾部瞬间喷出巨大火焰。长征七号运载火箭副总设计师胡晓军介绍，因为燃料不同，喷出的火焰颜色不像以往的橘红色，而是呈白色，喷口燃气的温度也比以往火箭高得多，使得发射平台瞬间接近3000摄氏度。
这个温度足以熔化绝大多数金属和非金属材料，火箭发射平台和箭体本身都难以承受如此高的温度。在发射平台和火箭助推器、芯级上，均喷有放热涂层。两三厘米厚的防热涂层分为十几层，每一次喷涂都是不同材质，且厚度只有几毫米，工艺处理难度非常大。另外，在火箭助推器和芯级上，还贴有柔性隔热毡，它能进一步提升隔热效果。
胡晓军介绍，火箭飞行速度快，也会产生热量，导致箭体的热流密度增大。通俗理解，就是一定时间内通过火箭表面的热量增多，这就对火箭箭体的材质有更高要求。在长征七号火箭的制造中，他们还借鉴其它工艺，采用了承热效能更好的材质。
除此之外，长征七号火箭发射塔还装有一个能容纳600吨的水箱，装好了自来水备用。这就是目前国际上先进的“大流量喷水降温降噪系统”。据这个系统技术负责人陈劲松介绍，在火箭飞到5米高以后向箭体尾部火焰中心喷水，两级喷水设施各喷20余秒，完成400吨的喷水量。
喷射的400吨水中，有30%的水会汽化到大气中，60%的水则通过导流槽流走，水分蒸发带走大量的热，发射平台核心区降温幅度在1000摄氏度左右。此外，这个系统还有良好的降低噪音效果。
编辑：王进
关键词：冰火两重天;液氧;长征;贮箱;热流密度;火箭发射;运载火箭;发射平台;发射场;液氮
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