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长征五号

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火箭院获国家自然科学基金项目资助680万元 航天领域首个重大研究计划集成项目

发布时间 : 2017-03-20     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  2017年初,在国家自然科学基金委员会发布的2016年度第4批资助项目计划中,中国运载火箭技术研究院(以下简称“火箭院”)申报的《航天大型铝合金环形件形/性精准协同制造基础》集成项目获批立项,获资助直接经费680万元。据了解,火箭院是首个在航天领域获得国家自然科学基金重大研究计划集成项目资助的单位。

  5米直径低温贮箱过渡环区域存在锻体本体性能不高、各向异性严重、锻环区域拼焊后性能偏低、分散性大等问题。集成项目《航天大型铝合金环形件形/性精准协同制造基础》于2016年初立项,主要针对5米直径低温贮箱过渡环区域存在的短板,开展3个代表性的子课题研究。该项目将在大型铝合金铸锭制造、锻环成形和结构焊接方面展开基础研究工作,以获得高性能铸锭、环件和焊件为目的,解决工程实际中的瓶颈问题。

  该项目从控制大直径锻环铸锭的性能品质开始,到优化和控制环轧成形过程以提升大规格环件的综合性能,再到研究焊接接头的强韧化机理和性能调控方法,涉及运载火箭贮箱过渡环关键位置成形和成性制造的全流程。火箭院质量保证部工艺管理处处长刘琦介绍,项目研究完成后,可为当前长征五号运载火箭减重增运,及后续重型运载火箭关键技术攻关和立项论证发挥重要作用。

  刘琦介绍说,《航天大型铝合金环形件形/性精准协同制造基础》作为集成项目,最大的特色是与工程实际问题紧密结合,研究问题来源于工程瓶颈提炼出来的基础科学问题,研究成果可以直接转化到工程应用中。而且为让该项目能够顺利纳入国家自然科学基金项目指南,获得批复,他们不仅邀请了清华大学、中南大学等多个院校的专家对申报书进行评审指导,还请了工程应用领域的专家对项目内容进行研讨,经过反复多次的修改讨论,才将项目申请书完善好。


2016年11月3日,跟着海洋局的船去九段线附近观测助推器分离返回过程。20点50分30秒,船左舷上空出现四个亮点,距离很近,在空中呈矩形。小分队成功在海上监测和记录了“大火箭”四个助推器和芯级分离以后再入大气层的壮观场景。这在中国航天史上是第一次,不仅为我国助推器回收积累了珍贵的数据,也为设计人员对落区安全性、再入飞行轨迹进行验证,修正弹道设计和气动参数提供了更多依据。


长征五号火箭需6件5米直径过渡环。过渡环在重庆生产,火箭总装厂房远在千里之外的天津,中间隔着崇山峻岭。目前,我国铁路还不具备5米直径产品的运输能力,火车装不下,涵洞也过不去。公路运输更是困难重重,单是途中的颠簸就可能对产品造成致命性打击,更何况近2000公里的路程,如此大的直径,很多路段都无法通过。

  为此,物流中心计划从水路运输,先通过路况、宽度、车流量相对合适的公路,将产品运至长江码头,江运至上海,再换海运至天津新一代运载火箭产业化基地。


长五火箭拥有史上最“豪华”图像测量系统 21只“眼睛”看全箭

发布时间 : 2017-01-17     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  我国新一代大型运载火箭长征五号采用了200多项新技术,其中,它的图像测量系统堪称史上最“豪华”,全箭共安装21个摄像头,它们就像21只“眼睛”,通过它们,设计人员可以实时监测到火箭飞行的全过程。

  图像测量系统主要用于监视火箭飞行过程中的关键分离动作,包括助推分离、级间分离、整流罩分离和星箭分离。图像测量设备由箭载图像摄像装置、图像压缩器和地面图像实时解码设备、图像监视器及数据处理计算机组成。其中,箭载图像摄像装置就是我们俗称的“摄像头”。

  长五火箭电气总体设计师董余红介绍,以前,由于测量系统遥测数据传输速率的限制,火箭飞行过程中,箭上摄像头数量较少,例如长征七号运载火箭全箭只安装了5个摄像头。而长五火箭有21个摄像头,可谓是史上最“豪华”。这21个摄像头分别位于助推器发动机舱、一级发动机舱、一级氧箱上底、二级发动机舱、仪器舱外、卫星支架等位置。

  由于长五火箭助推器体积较大,相当于以前火箭芯级的大小,助推器与一级的分离过程非常复杂,为了全面细致地监测助推器分离的过程,设计人员在每一个助推器上都安装了2个摄像头。此外,由于分离过程非常迅速,普通的摄像机根本无法拍摄出分离瞬间的细节,所以设计人员又在一级氧箱外壁设置了图像监测点,由4台每秒可拍摄100张图片的高速摄像机对其进行监测。这样,火箭飞行过程中,地面可以实时监测到助推器分离过程的每一个细节。

  长五火箭测量系统副主任设计师任宁说,测量系统遥测数据是实时传回的,它的传输速率直接决定了火箭可设置图像测量点的数量,长五火箭的遥测数据传输速率是以前的5倍,因此,全箭安装21个摄像头成为可能。特别是在火箭一级飞行段,可实现10路信号同时下传,使10个摄像头监测的数据能够同时传回。

  “图像测量系统就像汽车的行车记录仪一样,它最大的好处就是万一发生了故障,通过这些摄像头传回的数据,我们可以准确进行故障定位,查找原因。非常幸运的是,长五火箭首飞成功,没用上图像测量系统的故障定位等功能,但是它让我们看到了关键动作的细节,意义仍然十分重大。”董余红说。


《走近科学》 20161121 大火箭

http://tv.cctv.com/2016/11/21/VIDEDFUPQCBMaFszCIvYrtkG161121.shtml


我国火箭部段总装对接应用自研设备实现数字化

来源:中国航天报 日期:2016/07/20

日前,中国航天科技集团公司所属天津航天长征火箭制造有限公司圆满完成用于首飞的长征五号运载火箭一级氢箱、一级箱间段和一级氧箱的数字化总装对接工作。

此次对接是天津火箭公司自主研制的数字化总装对接装备首次应用于产品正式总装,标志着该公司攻克了大型运载火箭数字化总装对接技术,实现了运载火箭部段总装对接从“手动模式”向“数字化模式”的跨越。

目前,国内现役运载火箭的大部段总装对接工作仍在沿用传统的“目视人喊手工推”的操作方式,即通过人眼来判断大部段在对接中所需要的调整量,由“喊号手”统一发号令,多人同步调整架车手轮实现大部段上下、前后、左右、偏摆、俯仰及滚动六个自由度的对接。

长征五号系列火箭芯级直径由现役火箭的3.35米增加到5米,最大燃料贮箱长度由现役火箭的10米增大到20米,质量重达5吨。直径和质量的增大直接导致火箭装配难度的增加。直径增加使得产品高度增加,通过目测方法难以准确判断调整量;多人操作使得人为差异较大,实现同步非常困难;质量增加导致手动调整环节强度增加。

当前,国外航空航天领域正在大力发展数字化总装对接技术。它是针对对接装配工艺进行研究而形成的新技术,集成了计算机、软件、数字化、激光跟踪测量、自动化控制等多项高新技术。美国、俄罗斯和欧洲的火箭装配已经实现工程应用。在国内,沈飞、成飞、西飞等几大飞机制造厂的柔性数字化装配系统也正在建设过程中。

鉴于此,天津火箭公司提出研制大部段总装数字化对接装备,夯实火箭装配基础工艺,缩短与国外先进宇航公司的技术差距,提升我国运载火箭制造的现代化水平和精细化水平。

在装备研制过程中,天津火箭公司始终坚持创新驱动的战略,立足于先进技术和关键设备的研发,注重技术成果的转化和应用。截至目前,针对数字化总装对接项目公司与上海交通大学共申请发明专利17项、实用新型专利6项,其中8项发明专利和6项实用新型专利已获得授权,9项发明专利进入实审阶段。

数字化总装对接技术的成功应用是我国航天领域大部段对接装配由“手动模式”转向“自动模式”的里程碑。它最大程度地减少专用装配、定位、检验等工具的使用,减少人工操作过程,全面提升运载火箭总装过程中的测量精度、定位精度和对接精度,提升火箭总装效率和自动化水平,为提升火箭产品装配质量,为重型运载火箭技术积累奠定坚实基础。(李新友 胡永亮)



长征五号火箭主承力构件实现3D打印

2016-06-17

        近日,中国航天科技集团公司一院211厂利用激光同步送粉3D打印技术成功实现了长征五号火箭钛合金芯级捆绑支座试验件的快速研制,这是激光同步送粉3D打印技术首次在大型主承力部段关键构件上应用。

       该产品的试制成功对拓展3D打印技术在箭体结构制造领域的应用、丰富大型难加工金属结构件研制技术手段具有重要意义。

       据悉,捆绑支座为运载火箭主承力构件,综合力学性能要求高,目前主要采用加工性能较好的高强钢,通过锻造再机加的方式成形。但这一加工方式存在材料去除量大、加工周期长等问题。

       面对新型号减重的迫切需求,该厂提出采用具有更高比强度的钛合金材料,利用激光同步送粉3D打印工艺,实现捆绑支座的整体成形。经过系统工艺研究,该厂试制的产品顺利通过了成分、组织性能、表面质量及内部质量等各类检测,整体综合性能达到锻件水平,且较原设计减重30%。

       激光同步送粉3D打印技术,不仅实现了难加工金属材料的快速成型,同时还为箭体主承力部段的轻量化结构设计与制造,提供了强有力的技术支撑。


CZ-5全箭总长56.97米,起飞质量约869吨,起飞推力约1078吨。CZ-5B总长53.7米,起飞质量837.5吨,近地轨道运载能力大于22吨。


《焦点访谈》 20160423 长征五号 十年磨一“箭”

http://tv.cctv.com/2016/04/23/VIDEjLX30mn6AnqqcnLfJ7wW160423.shtml

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