航天科学和技术风度翩翩院最大规模火箭低温静力试验成功

作者: 关于加拿大28  发布:2019-11-08

听到现场传来试验成功的消息时,中国航天科技集团公司一院702所试验主管杨蓉兴奋不已。虽然算得上是“身经百战”的“老航天”,可是说起这次试验,她依旧记忆犹新。

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首页> 军事新闻> 中国军情> 中国长征五号火箭贮箱首次声发射技术试验成功 来源:2013-01-01 16:25 hawk 分享到: 图片 2 图片 3 图片 4 图片 5 图片 6 图片 7

“新一代运载火箭长征五号,顺利通过芯一级氧箱和箱间段联合体低温静力试验考核,这是一院迄今为止完成的国内最大规模低温静力试验”。消息一经传出,相信不仅是杨蓉,很多航天人都会为之振奋。

长征五号火箭氢箱水压试验现场

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低温静力试验,是飞行器进入太空前最为重要的试验之一,只有通过这些“考核”,火箭和飞行器才能够顺利飞向太空。

“听声”不用耳

长征五号火箭氢箱水压试验现场

真实 再真实一些

所谓“听声”,其实并不是真的用耳来倾听,而是用一套声发射测量系统。

“听声”不用耳

杨蓉说:“这次长征五号芯一级氧箱和箱间段的低温静力试验,是考核联合体的传力设计以及载荷能力是否能满足要求,因此相比真实飞行状态载荷,要施加更多加载力,因此,对试验提出的要求也就更高了。”

中国航天科技集团公司一院702所试验主管孙金云介绍说,这套系统可以采集到试验件破裂时所发出声音的应力波,如果有危险发生或者即将发生,系统都会及时报警。系统采集到的数据,对设计人员发现问题可起到非常重要的作用。

所谓“听声”,其实并不是真的用耳来倾听,而是用一套声发射测量系统。

如何能够设计出最贴近真实的飞行状态,是从事模拟仿真试验人员一直追求的目标。因为只有最大程度上贴近真实飞行状态,才能够得出更为准确的测试数据。

其实,在火箭贮箱开展静力试验前,试验人员会在贮箱上贴上成百上千的“应变片”。这些“应变片”主要采集的就是火箭贮箱在试验时的各项载荷数据,验证设计方案是否可行。那“声发射”系统又为何启用呢?

中国航天科技集团公司一院702所试验主管孙金云介绍说,这套系统可以采集到试验件破裂时所发出声音的应力波,如果有危险发生或者即将发生,系统都会及时报警。系统采集到的数据,对设计人员发现问题可起到非常重要的作用。

在以往的静力试验中,将参试产品“倒”过来,固定在试验台上从上向下进行加载,模拟飞行中力的作用状态。试验件从下向上安装,工人们习惯将其称为“搭积木”,这样的试验安装方式已经用了几十年。

在长期的试验中,科研人员发现贮箱上有一些部位比较特殊。比如“焊缝”,由于外表面形状比较复杂,很难粘贴“应变片”。一般情况下,这些位置不容易发生损坏,但一旦发生损伤,却很难获取精确的数据,这为设计人员查找问题带来了困难。

其实,在火箭贮箱开展静力试验前,试验人员会在贮箱上贴上成百上千的“应变片”。这些“应变片”主要采集的就是火箭贮箱在试验时的各项载荷数据,验证设计方案是否可行。那“声发射”系统又为何启用呢?

可是在接到这次长征五号试验任务时,设计人员要求将火箭“吊”起来进行测试,对产品上端进行固定,在空中悬挂开展试验,不再采用倒立安装试验件的方式来对火箭进行静力加载。“虽然只是简单的一‘倒’,却更加贴近了火箭发射时推力向上的状态,可是也给试验人员带来了很多麻烦。”杨蓉说。

孙金云说:“如果这样的话,就可能需要反复试验获取数据,甚至采用高速摄像机辅助判断损伤的位置、类型、程度等,既浪费成本,又耽误时间。为此,在这次试验中,我们就对以往试验中有可能发生损伤的部位进行了重点监测。”

在长期的试验中,科研人员发现贮箱上有一些部位比较特殊。比如“焊缝”,由于外表面形状比较复杂,很难粘贴“应变片”。一般情况下,这些位置不容易发生损坏,但一旦发生损伤,却很难获取精确的数据,这为设计人员查找问题带来了困难。

记者了解到,试验平台就是一个大问题,既没有如此高大的试验台,也没有试验台能够承受如此大的载荷,即使有了这样的试验台,如何安装也是个大问题。

这样,试验监测关键区域达到了百分之百,为确保长征五号火箭各项试验保质按时完成奠定了基础。

孙金云说:“如果这样的话,就可能需要反复试验获取数据,甚至采用高速摄像机辅助判断损伤的位置、类型、程度等,既浪费成本,又耽误时间。为此,在这次试验中,我们就对以往试验中有可能发生损伤的部位进行了重点监测。”

在安装过程中,要将直径5米的试验件安装在试验台上,并且两者间的空隙只有5厘米,这其中的难度可想而知。试验团队为此特意搭建了一个离地超过17米高的“悬空”试验平台,并通过多次讨论和研究,利用流程仿真软件细化试验安装流程,优化试验安装顺序,克服了难以想象的安装难题,圆满完成了试验安装任务。

误差千分之一秒

这样,试验监测关键区域达到了百分之百,为确保长征五号火箭各项试验保质按时完成奠定了基础。

高端 再高端一些

大火箭氢箱水压试验当天,从上午10点半开始,测量主管顾海贝就在试验场来来回回地查看着系统窗口上实时显示的监测数据。

误差千分之一秒

“自动协调加载系统”、“低温加注与增压系统”,这两个词对于大多数读者来说可能很陌生,但是对于这次试验来说,却是它的另一个亮点:将两者联合在一起,并且把之前的手动加载变成自动加载,这样一个技术更新,就将效率提高了24倍。

自从702所5室引入声发射技术以来,搭载了不少试验,更储备了不少的年轻力量,顾海贝就是其中之一。别看她今年也就20多岁,在声发射技术上,她已经是行家里手了。但对她来说,在如此庞大的贮箱试验中采用声发射技术,还是头一回。

大火箭氢箱水压试验当天,从上午10点半开始,测量主管顾海贝就在试验场来来回回地查看着系统窗口上实时显示的监测数据。

以往的加载过程中,每个通道都需要一个人现场手动控制,而这次试验需要24个通道,采用自动加载一个人就轻松完成了。“此次试验成功,标志着我们成为中国航天系统内唯一具备低温静力联合试验能力的单位。”试验人员略带自豪地说。

在她眼前,一个个窗口上实时显示着五颜六色的布点,有大有小、有高有矮,或密集或疏离,这些布点每一次跳动,都犹如人的心跳一样饱含着生命特征。

自从702所5室引入声发射技术以来,搭载了不少试验,更储备了不少的年轻力量,顾海贝就是其中之一。别看她今年也就20多岁,在声发射技术上,她已经是行家里手了。但对她来说,在如此庞大的贮箱试验中采用声发射技术,还是头一回。

由于近20年都没有做过类似的试验,试验人员坦言并没有百分百的把握,毕竟此次试验要在-196摄氏度的条件下进行,对试验件进行接近0.5兆帕的加载,任何一个失误都会导致试验失败。

她说:“这套系统和试验件之间有一个传感器连接,它就好似测量系统的‘耳朵’一样。”

在她眼前,一个个窗口上实时显示着五颜六色的布点,有大有小、有高有矮,或密集或疏离,这些布点每一次跳动,都犹如人的心跳一样饱含着生命特征。

低温加注与增压技术曾一度成为该院低温静力技术发展的“软肋”。为了破解短板,科研人员对多项技术进行同时攻关,在最短的时间内就研制完成了国内首个低温静力试验加注与增压系统建设,填补了该院大型低温试验能力的空白。

她已经经历了很多次类似的试验,这次试验也非常顺利,十几路发射信号稳定、均匀,未发现异常。

她说:“这套系统和试验件之间有一个传感器连接,它就好似测量系统的‘耳朵’一样。”

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