火箭換“鍋底”了，重量輕了，力氣更大了！_風聞

來源：微信公眾號“中國運載火箭技術研究院“

　　一提到火箭貯箱，大家腦海裏都會呈現出它如膠囊殼一樣的外形，中間圓柱形，兩個底部是像鍋底一樣的橢球形。現在，它的底部變成了錐形，就像一個漏斗。這看似簡單的形狀改變，卻能讓火箭重量更輕、力氣更大。

△5米直徑錐底結構貯箱

△5米直徑橢球結構貯箱

　　左圖是我國首件5米直徑的錐底結構貯箱，由中國運載火箭技術研究院（簡稱“火箭院”）研製。別看只是變了些許形狀，它卻改變了我國延用多年的運載火箭貯箱設計方法，讓火箭貯箱底能夠承受發動機的推力，在產品研製、貯箱焊接上都有里程碑式的意義。

也許有人會問，為什麼要將橢球形改為錐形呢？

　　眾所周知，火箭的自重越輕，攜帶的燃料越多，其運載能力就會越大。火箭設計師們一直在火箭的整體佈局、製造工藝等方面想辦法，減輕火箭的自身重量。

　　火箭院總體設計部設計師董曼紅説，傳統的火箭貯箱只能承受內部燃料給它的壓力。火箭發動機的推力都靠火箭後過渡段承受，再將力均勻擴散到箭壁殼上。這樣的傳力路徑長，佔據箭體空間大。為了節省空間，我們提出了一種傳力路徑短、技術風險小、結構效率高的聯合傳力方案，將橢球形箱底改為錐底，這是國內首次採用箱底傳遞大推力的方案。

那這樣的設計能帶來什麼樣的好處呢？

　　董曼紅介紹，目前通過試驗計算，錐形結構的火箭貯箱能承受火箭發動機55%的推力，採用該貯箱的火箭部段可減重15%。火箭“自重”輕了，就能“送”更重的有效載荷上天。

有更多的網友關心了，如果有這麼多好處，為什麼以往不採用這樣的設計呢？

　　董曼紅説，雖然看起來只是一個形狀的改變，但在火箭貯箱設計中，這是一場顛覆性的變革。比如，錐底角度的大小就是其中一個關鍵因素，反覆經歷了多次修改。

　　錐角直接關係着貯箱能承受發動機推力的大小。錐角小，火箭的長度會加長，不利於減重；錐角大，不利於傳遞發動機的推力，而且錐底很容易因失穩而遭到難以預料的損壞。因此，設計師們採用對發動機機架、貯箱、後過渡段聯合設計的方式，反覆迭代不斷優化，最終才確定了錐角大小。

△5米直徑錐底結構貯箱正面

這樣的設計必然會對製造工藝提出更高的要求，又是怎麼解決的呢？

　　目前，與我國傳統火箭貯箱相比，5米直徑錐底結構貯箱後底焊接區厚度增加一倍，箱體結構的剛性也顯著增強，無論是裝配工藝，還是焊接角度，錐底結構的貯箱生產難度都遠超現有型號產品。

　　承接了這項任務後，天津航天長征火箭製造有限公司（以下簡稱“天津火箭公司”）組織力量開展了大量的焊接工藝攻關試驗，制定了全新的焊接工藝，確定了相應的成型方法，解決了該貯箱結構複雜、焊縫位置特殊、焊接厚度大等問題，實現了5米直徑錐底結構貯箱的高性能精確成形。

△正在安裝的錐底結構貯箱前底

 △錐底結構貯箱筒段完成翻轉

　　目前，該貯箱已完成生產，並通過了相關的試驗驗證，將在我國新一代載人火箭上應用，為我國運載火箭結構輕質化設計提供了技術支撐。