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航天科技八院炼成长五最美头锥
来源 : 中国航天报  发布时间:2016年11月09日
 

长征五号火箭有4个直径3.35米的助推器。他的这4条“腿”(助推器)就是目前国内最大的低温液体助推器,提供了全箭90%以上的起飞推力。助推器上的斜头锥曲线优美,也是一大设计亮点。这4个助推器的研制任务由中国航天科技集团公司八院完成,而背后的酸甜苦辣难以一言道尽。

在成为长征六号总设计师之前,张卫东担任长征五号副总设计师,他认为“这种助推器头锥结构在设计时除了要考虑集中力的传递和扩散外,还需要考虑偏置载荷引起的附加弯矩对结构的影响。”

而八院乃至国内同行以前都没有这方面的经验。

头锥的结构设计是一项极大的挑战。张卫东带领团队艰苦攻关,完成了头锥初样阶段的评审和试验。当大家都以为翻越了这座技术难关的时候,现实却狠狠地给了研制队伍当头一棒。

在摸底试验中,捆绑接头四周结构表面出现了明显破坏的现象,头锥未通过设计载荷考核。

为了及时完成头锥的归零设计,归零攻关团队首次采用有限元仿真分析,结合试验数据和录像分析,查找到了原头锥方案的薄弱环节。团队前后进行了4种不同改进方案的设计和仿真迭代对比,最终采用了新的偏置集中力扩散结构。

期间,结构专业负责人吕榕新提出“层级校核”仿真分析方法,以3种不同有限元模型对结构的整体稳定性等进行分级仿真分析。

曾经担任长征五号副总指挥的胡东健和张卫东常常深入一线指挥,带领团队成员每天工作不少于12个小时。经过100多个日日夜夜的奋战,头锥改进件的设计评审终于通过了。

在接到头锥图纸后,149厂迅速组织两班人员轮班生产,设计员全程跟产,最终将头锥的生产周期压缩了两个月,按时交付给800所开展头锥-液氧箱组合常温静力试验。

在这次试验中,很多上级领导和专家都亲临现场。试验结果一切正常,头锥和氧箱正式通过静力试验考核。

试验成功后现场响起了雷鸣般的掌声。结构系统技术负责人张修科眼里含着泪水,激动地跟现场的试验人员每人拥抱了一下。

那一刻,参与攻关的试验队员都忍不住掉下了眼泪,从头锥摸底试验失败到头锥试验成功的来之不易,在这一刻得到了释放。(尹林发/文 宿东/摄)

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