长征七号之“火”:火焰温度极高,隔热降温多手段
之所以说长征七号要经历“冰火两重天”,是因为在点火一瞬间之后,零下100多摄氏度的燃料就将变成3000多摄氏度的热焰,瞬间完成冰到火的转化。
在指挥员下达点火的指令7.4秒之后,火箭的尾部瞬间喷出巨大火焰。长征七号运载火箭副总设计师胡晓军介绍,因为燃料不同,喷出的火焰颜色不像以往的橘红色,而是呈白色,喷口燃气的温度也比以往火箭高得多,使得发射平台瞬间接近3000摄氏度。
这个温度足以熔化绝大多数金属和非金属材料,火箭发射平台和箭体本身都难以承受如此高的温度。在发射平台和火箭助推器、芯级上,均喷有放热涂层。两三厘米厚的防热涂层分为十几层,每一次喷涂都是不同材质,且厚度只有几毫米,工艺处理难度非常大。另外,在火箭助推器和芯级上,还贴有柔性隔热毡,它能进一步提升隔热效果。
胡晓军介绍,火箭飞行速度快,也会产生热量,导致箭体的热流密度增大。通俗理解,就是一定时间内通过火箭表面的热量增多,这就对火箭箭体的材质有更高要求。在长征七号火箭的制造中,他们还借鉴其它工艺,采用了承热效能更好的材质。
除此之外,长征七号火箭发射塔还装有一个能容纳600吨的水箱,装好了自来水备用。这就是目前国际上先进的“大流量喷水降温降噪系统”。据这个系统技术负责人陈劲松介绍,在火箭飞到5米高以后向箭体尾部火焰中心喷水,两级喷水设施各喷20余秒,完成400吨的喷水量。
喷射的400吨水中,有30%的水会汽化到大气中,60%的水则通过导流槽流走,水分蒸发带走大量的热,发射平台核心区降温幅度在1000摄氏度左右。此外,这个系统还有良好的降低噪音效果。