——长征七号运载火箭防水、防盐雾、防热“秘笈”

身高53.1米、起飞重量接近600吨的长征七号火箭，如擎天柱一般矗立在海南文昌发射中心。运载火箭满身遍布精密电子仪器，身披金属“外甲”，刚健威武，但海南特殊的自然气候环境，对它而言几乎是“致命”的。

文昌市位于海南东北部，地处东经108度21分至111度03分，北纬19度20分至20度10分之间。发射场区临海，具有热带和亚热带气候特点，属热带季风岛屿型气候，简而言之，多雨，潮湿，常受热带风暴和台风影响。再加上雨水或空气的腐蚀性，给火箭发射带来了不小的麻烦。

但长征七号火箭从研制立项至首次发射，经过中国航天科技集团公司一院的火箭研制团队多年打磨，庞然大物俨然已成“金刚不坏之身”。“三防”（防水、防盐雾、防热）是长七火箭值得称道之处，细节中藏智慧，含心血。

不怵雨来淋

海南省文昌市常年降雨量在1500～2000毫米区间内，12小时内降水5～15毫米的中雨较多，雨季主要集中在5～10月份。长征七号火箭恰好在这个时间段内首飞。

在我国现役长征火箭中，只有长三甲系列火箭部分有防水功能，这也就是为何过去的发射窗口都会尽量避开雷雨天。2011年7月27日，长三甲火箭在雷雨中成功发射北斗卫星算是一次特例。

火箭虽然是庞然大物，但它对外界环境比较敏感，尤其是雨水或潮湿环境。长七火箭总体副主任设计师刘立东指出，长七火箭上有很多电气系统产品，因此箭体结构系统要进行防水设计。在火箭必须满足的最低发射条件中，就包括电气系统绝缘阻值一项指标要求，如果潮湿的环境或者雨水导致绝缘阻值下降，只能中止发射流程，进行故障排除。

长七火箭是未来执行载人航天发射任务的“主力”，载人航天办公室提的要求是必须能在中雨环境里发射。虽然在立项时就考虑到防水，但随着研制不断进展，刘立东等人慢慢发现这不是一件轻松的事。

刘立东来自航天科技集团一院一部，长七火箭“三防”的绝大部分设计工作由他带领团队牵头完成。他表示，防水设计主要考虑了箭体外部、箭壁及箭体内部三个方面，手段主要是封堵和疏导。

箭体外部主要指凸起物整流罩。整流罩的防水设计要考虑多种因素，例如导电、安装、箭体低温变形量的适应性、防热等等问题。凸起物整流罩外表会用弹性很大的橡胶O型圈密封，其与箭体结构对接所用的防水胶也大有讲究。

以前火箭上使用的防水胶虽然防水，但不防热，固化时间慢。直到2015年，长七火箭进入试样研制阶段，一院703所研制出新一代防水胶。这让设计师底气大增，刘立东称其“包打天下”。它能快速固化，粘得牢，不仅防水，还能耐300℃高温，甚至可以当防热涂层使用。

这样一来，火箭飞行期间与空气摩擦产生的高温也奈何不了防水胶，刘立东称，即使是烧蚀强度极大的发动机底部都可以采用。

对潮气说“不”

在夏日炎炎的海南发射场，空气湿度能达到95％～100％。室内开着空调，一打开门，门壁就布满水珠，半根烟的工夫，地板像被水浇过。

雨淋好防，但潮湿的空气无孔不入。长七火箭副总指挥张涛曾拍过一张照片——潮湿的空气使火箭低温推进剂贮箱外表面产生大量冷凝水，并且结冰。

那是2015年的全箭合练中，大家发现在防潮方面做的工作还远远不够。吃过苦头的刘立东甚至说，合练给这枚火箭带来的最大改变，就体现在防潮设计方面。

火箭垂直总装测试厂房的温度是20+5℃，湿度不高于70％。这也是发射前让火箭感到“最舒适”的温湿环境。箭体内部的电气系统、火工品都怕水，虽然雨淋不进来，但潮气一冷凝产生水珠就糟糕了。因此，长七火箭内部的精密仪器均由防水材料制造，所有电缆都套了一层防水膜，电连接器插头也换成防水型插头，必须要在水里泡上7天还能确保绝缘才行。

箭上的火工品则被密封结构“保护”。火箭研制团队为此做了大量试验，部分火工品甚至在水里浸泡7天捞出来后还能点燃。

防潮设计中，前面谈到的防水胶再次发挥重要作用。箭体内的仪器、电缆、插头之间的所有缝隙都被灌注防水胶，或者整体密封。张涛和火箭总体主任设计师马忠辉都谈到，灌胶工作量极大，必须“心灵手巧”。曾经有一次灌胶不均匀，导致有水流入造成电路短路，教训深刻。

灌胶是国际上各型火箭惯用的防水手段。灌胶也意味着不可逆。火箭组装完毕，一旦在总装电测中发现问题，已经固化的胶水会给故障排查造成阻碍。“假如那样，只能把火箭相关部位‘拿下’，重新来过。”刘立东将这戏称为“砍头”。不过，得益于周密的设计和准备，长七火箭首飞成功，担心的事没有发生。

这些设计都是应对潮气已进入箭体内部的防范。其实火箭还设了一道“闸”：通过压缩机吹出70℃的热风，让内部环境一直保持干燥，同时确保里面比外面高0.05～0.1个大气压，将外界潮气拒之箭外。对水的封堵无处不在，万一“失守”，还可以疏导。火箭相关敏感部位上方安装了凸起物，一旦有水流入，会被分流。

刘立东说，长七火箭有1900多个部位采取了防水设计，全面性和精细度超过任何一型现役火箭。这是细活儿，很熬人，但在这方面做得再过也都不为过。

寄雨水？拒腐蚀

长七火箭研制期间，设计师们曾在发射场收集了几大桶雨水，并以快递的形式发回北京。这令快递员吃惊不已。

火箭研制团队这是在进行防盐雾试验。火箭上大范围地采用了高强度合金钢、钛合金等金属材料，这些高强结构材料在盐雾环境下的适应性如何？最初，设计师们心里没底。

2014年，大家分别在夏季和冬季两个时间段，拿着这些材料在海南发射场暴露了1个月。结果，大量锈斑出现，金属材料脆断的可能性增大。在发射场收集的雨水，经过化验，也发现PH值低，偏酸性，氯离子含量多。箭上的高承载力结构件浸泡其中，极易被腐蚀。

根据试验结果，火箭研制团队有针对性地采取了保护或者防护措施，主要是在箭体表面刷上了703所研制的“四防漆”。刘立东开玩笑说，有了这种漆，水珠和灰尘都挂不上，防水、防静电、防霉菌、防盐雾。相比于以前长征火箭刷的普通瓷漆，这种漆的色泽偏暗一点。

其实，防盐雾和防水是紧密结合的。在成功升空的长七火箭上，所有防水措施中都考虑了盐雾环境对火箭的影响。

好箭不怕火炼

火箭要防热，这算是一项科学常识。高速飞行过程中，火箭主要受到气动加热、分离火工品冲刷、发动机羽流辐射，如果防护不周，箭体结构变形，后果不堪设想。

为应对气动加热的影响，除了传统火箭采用的软木防热，马忠辉介绍，长七火箭还采用了新的结构和新的防热措施。例如，火箭外部凸起物材料从传统的铝合金、玻璃钢换成了玻璃纤维＋碳纤维的组合，两者用树脂粘合，能耐200℃高温，承载力和减重等指标也有较大提升。

在分离火工品工作过程中，火工装置的羽流冲刷对箭体结构等会产生影响。设计师们通过对火工品的影响区域的仿真分析，辨识出需要防护的部位，采用防热涂层进行保护，并在地面试验中得到验证。

一般火箭在试验中，按照发动机底部喷嘴的热流条件，温度超过1000℃。在发动机羽流影响区，长七火箭主要采用了新型隔热烧蚀涂层或被动式柔性隔热结构包覆。另外，针对芯二级四台YF－115发动机尾舱采用了整体式防热结构装置，在国内火箭设计中尚属首次。

在现场可以清晰地看到，火箭一级发动机喷嘴上方被米黄色的像布匹一样的材料包裹得严严实实。这就是被动式柔性隔热结构。它有内外两层，外面的一层可以燃烧，带走一部分热量，里面那层则不能燃烧。

火箭在海边发射，的确需要面对很多气候环境方面的挑战，但选址文昌是权衡利弊后的最优选择。世界上有很多发射场都选择在海边，如美国卡纳维拉尔角发射场、欧空局圭亚那航天中心。长七火箭研制团队经历了大量研制试验和实战合练，才有了最后的一蹴而就。问题再难，难不住有心人。（陈立/文 丁洁/制图）