《航天员为什么能上天》

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航天员为什么能上天- 第3节


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,始终把可靠性、安全性放在首位。火箭广泛采用了冗余设计,提高了元器件等级与标准,火箭可靠性由CZ…2E运载火箭的提高到,使它成为目前我国可靠性最高的运载火箭。
  CZ…2F运载火箭继承了CZ…2E运载火箭的主要构型,即芯级捆绑四个助推器,且助推器在CZ…2E运载火箭助推器的基础上加长。火箭全长米,起飞重量479 800千克,是目前我国研制的火箭中最高、最重的火箭。芯级直径米,助推器直径米,整流罩直径米,火箭最大横截面直径米。火箭芯级和助推器均使用四氧化二氮和偏二甲肼推进剂,一级加注推进剂约186 600千克,二级加注推进剂约84 800千克,单台助推器加注推进剂约41 500千克,火箭加注质量约481 800千克。
  CZ…2F运载火箭分为箭体结构系统、动力系统、控制系统、遥测系统、外测与安全系统、推进剂利用系统、故障检测与处理系统、逃逸系统、附加系统等。其中,故障检测与处理系统、逃逸系统是为保证载人飞行安全而新增加的系统。
  4 运载火箭在发射场进行哪些工作
  CZ…2F运载火箭通过火箭专列运输进入酒泉卫星发射中心的发射场,进场后在水平测试厂房卸车、转载,然后水平运输至垂直总装测试厂房进行箭体吊装对接。垂直总装测试厂房拥有两个垂直总装测试厅,可同时完成两枚火箭的测试,室内净高米,单个测试厅面积为米×米。完成箭体吊装对接后,火箭就在这里完成相关测试,测试主要包括分系统测试、系统匹配测试、总检查测试。待飞船完成相关测试后,完成飞船与火箭的吊装对接,并进行飞船、火箭、航天员的大系统联合检查。所有测试正常后,船箭组合体通过活动发射平台转运至发射塔架,并在发射区进行短暂的测试,测试正常后对火箭进行推进剂加注,最后发射。
  发射塔架与垂直测试厂房之间,有一条长1 500米、宽20米的特殊铁路,堪称是目前我国最宽的铁路。这条无缝重轨铁路,连接发射塔架与垂直总装测试厂房,当飞船和火箭在总装测试厂房完成测试后,载着船箭组合体的活动发射台,在自发电源的驱动下,从垂直总装测试厂房出发,通过这条专用轨道运至发射塔架。
  5 运载火箭怎样飞行
  CZ…2F运载火箭飞行过程主要分为四个阶段:助推工作段、一级工作段、二级五机(四台游动发动机和一台主发动机)工作段以及二级游机工作段。主要飞行时序有:
  起飞 0秒
  程序转弯 12秒
  抛逃逸塔 120秒
  助推器分离 136秒
  一二级分离 159秒
  抛整流罩 200秒
  船箭分离 583秒
  火箭飞行航区主要有:甘肃、内蒙古、陕西、山西、河北、山东等6个省和自治区。
  火箭正常飞行时共有四个落区,即逃逸塔落区、助推器落区、一级芯级落区以及整流罩落区。
  6 运载火箭为什么要垂直起飞
  首先是运载火箭的体型庞大,长度达十几米至几十米,直径达几米至十几米,如果倾斜发射就得有一条比箭体更长的滑行轨道。这种滑轨不仅相当笨重、稳定性差、行走困难,而且发射时所产生的振动,势必会影响火箭的轨道精度。并且放置滑轨就得有一个很开阔很平坦的发射场,同时由于火箭处于倾斜状态,点火启动时尾部会喷射出高温高速高压燃气流,因此还需要有一个相当长的安全区。

力大无比的运载火箭(3)
其次是火箭飞行的绝大部分时间是在大气层以外的空间。垂直发射有利于火箭迅速穿过大气层,减少因空气阻力而造成的飞行速度损失。当然,这种垂直飞行的时间也不宜过长,否则在重力作用下,火箭的飞行速度损失也会很大。所以运载火箭的垂直飞行段一般在4~15秒范围之内,在垂直飞行一段时间后就要改变垂直飞行方向,进行程序转弯。
  第三是采用垂直发射可以简化发射设备,在发射台上工作可以设计得很紧凑,并且能够很方便地使竖立在发射台上的火箭在360°范围内移动,从而满足调整射向的需要,并保证火箭系统的稳定性和射向精度。
  第四是大型运载火箭一般都是使用液体推进剂,因此垂直状态发射便于推进剂的精确加注或泄出。
  第五是现在大部分的运载火箭都采用惯性控制系统。它要求火箭在发射前精确确定它的初始基准和调零,这样才能保证有效载荷准确地进入地球轨道。而垂直发射对实现这一要求,要比倾斜发射方便得多。
  第六是运载火箭的推重比(火箭发动机的地面额定推力与火箭的起飞重量之比)一般都比较小。如最早的V…2火箭的推力为26 000千克,起飞重量为13   000千克,推力比为2。现在运载火箭的推重比一般为~(固体火箭的推重比可达以上)。火箭垂直放置发射台上,发射时只要推力稍微超过起飞重量,火箭就可以腾空而起。随着推进剂的不断消耗,火箭的重量逐渐减小,飞行速度愈来愈快。由此可见,垂直发射对于火箭的加速和能量的利用,都是十分有利的。
  从1944年德国发射 V…2火箭开始,至今世界各国发射运载火箭大多均采用垂直发射。如起飞重量达2 930 000千克的〃土星5号〃运载火箭,就是采用垂直发射的。又如往返于地面与太空的航天飞机,也是采用垂直发射方式升空的。
  7 运载火箭起飞时掉落的东西是什么
  〃神舟六号〃飞船发射升空的壮观景象吸引着众多关注的目光。然而,如果稍加留心,也许不难从电视画面或是摄影图像中发现,CZ…2F运载火箭在托举〃神舟六号〃飞船飞离发射塔架腾空而起时,火箭箭体上不断地掉落一些碎片。那么,火箭发射起飞时为什么会掉落碎片呢?掉落下的碎片又是什么呢?
  我国北方进入10月份以后,大部分地区开始频频受到冷空气的影响,气温明显下降。位于西北戈壁深处的酒泉卫星发射中心,早晚温差加大,夜间气温已达到零摄氏度以下。低温可能会导致某些产品出现低温效应,如密封件失效、电缆插头接触不良、输送管路堵塞等故障,这些都有可能成为发射时的致命〃杀手〃。 为了尽可能减小低温对火箭发射造成的不利影响,往往会在火箭测试发射过程中采取一些保温措施,在火箭箭体上贴泡沫塑料是最常用也最简便的一种办法。火箭点火升空后,火箭飞行力和大气的剧烈摩擦会自动将这些泡沫塑料从箭体上剥离下来,这就成了人们看到的从火箭箭体上掉落下的碎片。泡沫塑料保温结构在火箭飞行中的自动脱落的力学原理既简单又复杂,望读者想一想,如果你是设计者,你如何设计。一个好的理念,将会解决一个大问题。答案在后续的《发射场》一书中可以找到。
  8 逃逸塔有什么作用
  为确保航天员飞行中的生命安全,当火箭在飞行中出现故障时,逃逸塔可以带着航天员迅速飞离危险区域。它是一种航天员的救生装置。逃逸塔位于整个火箭的头部,塔高8米,是有塔逃逸飞行器的一个重要组成部分。其功能是在火箭起飞至飞行120秒期间为航天员逃逸提供逃逸动力。
  采用逃逸塔救生具有多种优点:一是适用范围大,从飞船发射前直至110千米高度的范围内均可发挥作用;二是整舱逃逸,人员安全有保障,航天员在座舱内,受爆炸冲击波、碎片和热辐射的影响较小;三是逃逸过载小,一般可控制在较小范围,对航天员更安全;四是发射台逃逸性能好,其飞行高度可达1 500米左右,飞行距离近1 000米,可远离危险区。
  9 为什么要安装整流罩和栅格翼
  CZ…2F运载火箭的整流罩具有以下两个作用:一是对整流罩内的飞船进行保护,为飞船提供良好的环境,承受因高速气流产生的各种影响因素,包括气动力、气动热、噪声等;二是紧急情况下实施逃逸时,整流罩作为传力结构,承受逃逸飞行时的载荷作用。安装栅格翼的主要目的是使逃逸飞行器的气动压心重心后移,保证逃逸飞行过程中逃逸飞行器的稳定性。 电子书 分享网站

力大无比的运载火箭(4)
整流罩由上、下两部分整流罩组成,上部整流罩上端为逃逸塔分离面,通过爆炸螺栓与逃逸塔相连。逃逸塔、上部整流罩、飞船的轨道舱和返回舱组成逃逸飞行器。逃逸时,逃逸发动机产生推力,将飞船的轨道舱和返回舱一起带离危险区域。为保证逃逸飞行器的飞行稳定性,在整流罩外部安装了四个栅格翼,正常飞行时,栅格翼呈折叠状态,逃逸时,四个栅格翼展开,逃逸飞行器气动压心重心后移,实现稳定飞行。
  10 运载火箭如何与飞船分离
  当CZ…2F运载火箭托着神舟飞船按照预定轨道飞行到583秒,达到船箭分离高度,火箭控制系统将发出船箭分离指令,执行机构按照船箭分离指令执行相应操作,实现神舟飞船与CZ…2F运载火箭的分离。
  飞船支架是神舟飞船与CZ…2F运载火箭的二级火箭之间的过渡装置和连接结构。飞船支架与飞船推进舱后短舱之间的对接面是火箭与飞船的机械分离面。船箭紧锁装置位于飞船推进舱与飞船支架之间,其功能是将飞船和运载火箭连接在一起,当火箭飞行到船箭分离高度时,船箭紧锁装置按照火箭控制系统解锁指令解锁,实现船箭分离。
  为了避免出现火箭控制系统解锁指令不能给出的故障,导致CZ…2F运载火箭与神舟飞船不能分离,CZ…2F运载火箭还设计了冗余通道。通过航天员手动发出船箭分离指令,火箭故障检测处理系统收到该指令后,确认火箭控制系统是否给出允许解锁指令,如果确认已经给出,火箭故障检测处理系统会通过另一条电路通道给出船箭分离指令,实现船箭分离。
  11 运载火箭怎样瞄准
  现在大部分的运载火箭都采用惯性控制系统。它要求火箭�
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